Texto de OMME HEALTHCOM
Introducción
Introducción
La molécula de carnitina fue
descubierta en 1905, aunque hasta la década de los cincuenta no se le asignó el
importante papel bioquímico que desempeña en la regulación del flujo y balance
energético a través de las membranas. La carnitina es un cofactor esencial para
el transporte de los ácidos grasos de cadena larga a través de la mitocondria
(que es el orgánulo celular donde se obtiene energía a partir de la grasa) y
contribuye, por tanto, a la betaoxidación de aquéllos en el hígado, corazón y
músculo esquelético, principalmente.
A partir de 1970 se desarrollaron
métodos químicos que permitieron valorar y cuantificar la carnitina en suero y
tejidos humanos. Ello llevó a que en 1973 se describieran los primeros cuadros
patológicos debidos a deficiencias primarias de carnitina. Posteriormente se
han publicado una gran variedad de situaciones, tanto fisiológicas como
patológicas, que ocasionan deficiencias secundarias de carnitina.1, 2
La carnitina se encuentra en el
organismo procedente de dos vías distintas, la endógena, fabricada por el
propio organismo y la exógena, que es aportada por los alimentos de la dieta.
La carnitina dietética se encuentra principalmente en alimentos de origen
animal y, al igual que la endógena, se conoce su efecto de facilitar la
betaoxidación de ácidos grasos de cadena larga transportándolos dentro de la
matriz mitocondrial celular.
La carnitina exógena no es
necesaria para que los adultos sanos mantengan su salud, por eso no se
considera un nutriente esencial.
Diversos productos encontrados en
el mercado contienen carnitina como suplemento, sugiriéndose especialmente su
utilización para perder peso, a cuenta de las reservas de grasa del organismo,
y para mejorar el rendimiento físico. 3
Efectivamente, la carnitina tiene
múltiples efectos fisiológicos, algunos de los cuales se repasarán en la
presente revisión. Son escasos, por otro lado, los estudios que analizan
directamente el posible efecto de pérdida de peso dado el papel fisilógico de
la carnitina en el transporte de ácidos grasos al interior de las partículas
celulares donde son oxidados. Es llamativo, desde ese punto de vista, que una
idea que ha generado tanta información a nivel especulativo no se cimente en
publicaciones científicas rigurosas. Sí parece haberse estudiado más ese mismo
efecto en animales, aunque los resultados no son homogéneos. Donde sí ha
requerido la carnitina una atención más explícita de los investigadores es a la
hora de valorar sus efectos en la mejora del rendimiento deportivo, aunque los
resultados son, en general, desalentadores. Parece que el punto clave en este último
aspecto está en la dosis, ya que es muy complicado influir de manera
significativa en el contenido fisiológico de carnitina a partir de cantidades
racionales con una suministración oral.
La carnitina (ácido
3-hidroxi-4-metil amino-butírico) es una amina cuaternaria sintetizada por la
mayor parte de los organismos eucarióticos a partir de dos aminoácidos
esenciales: metionina y lisina. La vitamina C, niacina, vitamina B6 y el hierro
son cofactores necesarios en la ruta enzimática encargada de sintetizar
carnitina. La biosíntesis de la carnitina es iniciada por metilación de la
lisina. Los grupos metilo introducidos en la molécula de lisina provienen de la
metionina. La trimetil-lisina formada se convierte, por una compleja serie de
reacciones enzimáticas, en butirobetaína. Este proceso tiene lugar en todos los
tejidos del organismo humano. Sin embargo, la hidroxilación de la butirobetaína
para convertirse en L-carnitina es un proceso restringido al hígado, cerebro y
riñón. En el resto de los tejidos no existe dotación enzimática para que se
desencadene este proceso y la llegada de carnitina a estos tejidos se produce
por un mecanismo de transporte activo desde el torrente circulatorio.
/CH3
-OOC-CH2-CH-CH2-N+-CH3
/OH /CH3
|
Figura
1. Molécula de L-Carnitina
Las diferentes formas que adopta
posteriormente la molécula de carnitina como carnitina aciltransferasas son una
familia de enzimas implicados, como se ha dicho, en el transporte de ácidos
grasos dentro de la célula. La beta-oxidación mitocondrial de ácidos grasos de
cadena larga es iniciada por la actuación secuencial de dos de estos enzimas:
la carnitina palmitoiltransferasa I y la carnitina palmitoiltransferasa II.
La L-carnitina también facilita
la salida de los ácidos grasos de cadena media y corta de la mitocondria que se
acumulan debido al metabolismo. 4,
5, 6
Otra función de la carnitina es
exportar los grupos acilos de cadena corta (acetil-CoA, propanoil-CoA) desde el
espacio intra al extramitocondrial, siendo mediatizada la reacción por la
carnitina aciltransferasa intramitocondrial. Este fenómeno contribuye a
descender la relación acil-CoA/CoA intramitocondrial. La disminución de este
cociente estimula la piruvato deshidrogenasa. De esta forma se intensifica la
utilización oxidativa de la glucosa, lo mismo que el flujo metabólico del ciclo
de los ácidos tricarboxílicos. Por ello, suplementos de carnitina pueden
beneficiar situaciones donde una baja concentración de coenzima A limita la
oxidación del piruvato como ocurre en la acidosis láctica, la ataxia
intermitente o en las situaciones de anaerobiosis.
También se ha adjudicado a la
carnitina un efecto desintoxicante, ya que es capaz de eliminar y rescatar
grupos acilo no fisiológicos como, por ejemplo, el benzoato o valproato, entre
otros.
Carnitina + acil-CoA
↔acil-carnitina + CoA
|
Figura
2. Reacciones biológicas que incluyen a la carnitina. Los ácidos carboxílicos activados (grupos acilo) son
reversiblemente transferidos entre el coenzima A y la carnitina. Esta reacción
muestra que la carnitina es fundamental para una óptima oxidación mitocondrial
de ácidos grasos. La membana interna mitocondrial es impermeable a los ácidos
grasos de cadena larga, por lo tanto, los ácidos grasos activados no pueden
alcanzar la zona intramitocondrial de betaoxidación. Las acilcarnitinas de
cadena larga generadas a partir del acil-CoA pueden transitar la membrana mitocondrial,
regenerando el acil-CoA en la matriz mitocondrial, donde estrán disponibles
como sustratos para la oxidación.
Otra
importante función de la carnitina incluye la formación de acilcarnitinas a
partir de acil-CoA de cadena corta. La generación de acilcarnitina sirve de
tamponador frente a metabolitos y protege frente la acumulación de acil-CoA, la
cual puede ser perjudicial para la función celular.7
Homeostasis de carnitina en
humanos
La carnitina en humanos se deriva
de la biosíntesis endógena y de la presente en las fuentes dietéticas. La carne
y los lácteos son las fuentes dietéticas más importantes de carnitina. La
lisina proporciona el precursor para la biosíntesis de carnitina, cuyas etapas
finales de síntesis se llevan a cabo en el hígado y el riñón. Las pérdidas
irreversibles de carnitina en humanos se deben a la excreción urinaria de
carnitina y acilcarnitinas. La carnitina y acilcarnitinas son transportadas
hasta el interior de las células mediante sistemas de transporte específicos y saturables.
Así mismo, se han identificado métodos de transporte para exportar carnitina al
exterior celular. Los tejidos difieren en el complemento de esos sistemas,
existiendo también diferencias en el contenido de carnitina y su disponibilidad
metabólica. Algunas diferencias en el contenido de carnitina (carnitina +
acilcarnitinas) se recogen en la siguiente tabla.
Plasma
|
60 μmol/L
|
Hígado
|
900 μmol/kg
|
Músculo esquelético
|
4000 μmol/kg
|
Tabla 1. Contenido fisiológico de carnitina en
diferentes órganos y tejidos 7
La mayor parte de las reservas de
carnitina están en el músculo esquelético y cardíaco (98%), mientras que en el
hígado hay tan sólo del 1 al 6%. El fluido extracelular del individuo normal
contiene menos del 6% del total de la carnitina del organismo. La mayor parte
de la carnitina del organismo está en forma de carnitina libre y el resto se
presenta esterificada como acilcarnitinas de cadena corta y acilcarnitinas de
cadena larga.1
No se conoce con exactitud el
mecanismo de degradación de la carnitina, aunque pequeñas cantidades de este
constituyente, tanto en forma libre como esterificada, son excretadas por la orina.
Las mayores fuentes de carnitina
en la dieta humana son la carne, las aves, el pescado y los productos lácteos.
En general, los alimentos de origen animal contienen cantidades importantes de
carnitina, mientras que los alimentos de origen vegetal contienen cantidades
muy pequeñas de este aminoácido.
Excepciones de estas
generalidades incluyen los huevos, que contienen muy poca carnitina y los
espárragos, aguacates y manteca de cacahuete, que contienen cantidades significativas
de este compuesto en comparación con otros vegetales (0,5-1,5 μmol/100 g).
Las carnes rojas contienen de 200
a 800 μmol de carnitina en 100 g, mientras que el pollo y el pescado contienen
de 20 a 40 μmol/100 g. La leche entera contiene unos 20 μmol de carnitina por
100 ml. Las frutas y vegetales distintos de los señalados como excepción
contienen menos de 0,1 μmol de carnitina en 100 g.
Una dieta occidental puede
proporcionar de 2 a 12 μmol de carnitina por kilo de peso de individuo y por día.
Sin embargo, los vegetarianos estrictos consumen menos de 0,1 μmol de carnitina
por kilo de peso y día. En condiciones normales, los omnívoros absorben un 70-80% de la carnitina dietética. De este
modo, la síntesis endógena de carnitina sólo proporciona, para los omnívoros,
cerca de una quinta parte del total de carnitina disponible por el organismo y
del orden del 90% en el caso de los vegetarianos.
Necesidades de carnitina
Generalmente se asume que una
dieta equilibrada contiene suficientes cantidades de carnitina y todos los
aminoácidos y micronutrientes necesarios para su síntesis. 2
En un adulto sano, la mitad de
las necesidades de carnitina (aproximadamente 40 mg/día) son cubiertas por
síntesis propia y el resto proviene de la utilización de la carnitina de la
dieta. 1
El establecimiento de unos
valores de necesidades nutricionales de carnitina es problemático. Sólo unos
pocos casos anecdóticos de la literatura pueden considerarse como
representantes de una deficiencia nutricional de carnitina.
Estudios con poblaciones asiáticas rurales y urbanas
revelan que las poblaciones rurales que consumen dietas con altos contenidos en
cereales y bajo contenido en alimentos de origen animal presentan unos valores
de carnitina plasmática ligeramente inferiores que los de sus compatriotas
urbanos.
En estudios llevados a cabo en
Estados Unidos la concentración de carnitina libre en plasma en
lacto-ovo-vegetarianos y en vegetarianos estrictos resultó un 15,4 y un 12,5%
menor, respectivamente, que la de omnívoros adultos. La concentración de
carnitina total fue un 11,5 y un 10,1% menor, respectivamente. Aunque estas
diferencias son estadísticamente significativas, su trascendencia biológica
permanece incierta. No se han apreciado anomalías clínicas en individuos o
poblaciones cuyo consumo habitual de carnitina dietética sea “bajo”.
En pacientes con nutrición
parenteral de larga duración se han
apreciado niveles bajos en la concentración de carnitina plasmática. Tras la
administración de carnitina se concluyó que no proporcionaba ningún beneficio a
los pacientes con nutrición parenteral.
Por otro lado, la carnitina
exógena o sus ésteres a niveles normales dietéticos o niveles farmacológicos pueden ser beneficiosos en condiciones
anormales, como es el caso de bebés prematuros, cuyas reservas son bajas en el
momento de nacer. En estas condiciones, la L-carnitina se ha descrito en la
literatura como un nutriente “condicionalmente esencial”. 6
En cuanto a la dosificación de
los suplementos se ha de señalar que suplementos orales de carnitina mayores a
2 g no muestran beneficios superiores, ya que su absorción parece saturada con
esta dosis.
Las mayores concentraciones se
logran 3,5 horas después de la dosis oral, con una vida media de 15 horas. La
eliminación se lleva a cabo principalmente por los riñones. 2
Deficiencias de carnitina
Aunque la carnitina es
proporcionada por la dieta y puede sintetizarse endógenamente, existen
evidencias sobre la posibilidad de deficiencias primarias y secundarias de
L-carnitina. Esta deficiencia puede, por lo tanto, ser adquirida o ser el
resultado de defectos metabólicos congénitos.
La deficiencia primaria de
carnitina, aunque rara, se caracteriza por bajos niveles de carnitina en
plasma, glóbulos rojos y otros tejidos y, generalmente, se presenta con
síntomas como fatiga muscular, rampas y mioglobinemia tras el ejercicio.
La deficiencia secundaria no es
tan rara y se asocia principalmente con la diálisis, aunque la resección
intestinal, las infecciones severas y las enfermedades hepáticas pueden inducir
también deficiencias secundarias. Otros síntomas de la deficiencia crónica de
carnitina incluyen hipoglicemia, miastenia progresiva, hipotonia y letargia.
Debido al papel de la carnitina
en el metabolismo de los ácidos grasos, niveles elevados de triglicéridos
pueden ser indicativos de una deficiencia de carnitina. Las manifestaciones
patológicas de la deficiencia crónica de carnitina incluyen acumulación
lipídica dentro del músculo esquelético, tejido cardiaco e hígado, una
disrupción de las fibras musculares y una acumulación de agregados de la
mitocondria dentro del músculo. Debido a estos cambios, la deficiencia puede
desembocar en cardiomiopatía, fallo cardiaco congestivo, encefalopatía, hepatomegalia,
problemas de crecimiento y desarrollo en niños y desórdenes neuromusculares.
Los mecanismos por los que puede
producirse una deficiencia de carnitina son:
a) reducción
en la síntesis hepática y/o renal de carnitina
b) aumento
de su excreción renal
c) insuficiencia
de carnitina en la dieta o malabsorción intestinal
d) producción
excesiva de carnitina esterificada, con una reducción importante de la
carnitina libre
Deficiencias primarias de
carnitina
Deficiencia
muscular
Deficiencia
sistémica
Deficiencias secundarias de
carnitina
Deficiencia de carnitín
palmitoil transferasa
|
Tabla
2. Deficiencias de carnitina
-Deficiencias primarias de
carnitina
Una deficiencia primaria de
carnitina sugiere un defecto de su metabolismo, bien en la síntesis, transporte
a los tejidos o en la excreción por los riñones de la carnitina libre o sus
ésteres.
-Deficiencias secundarias de
carnitina
Múltiples situaciones patológicas
como insuficiencia renal con hemodiálisis, cirrosis, etc., pueden desencadenar
secundariamente una deficiencia en carnitina.
-Tratamiento
La administración de L-carnitina
puede curar total o parcialmente la enfermedad si los tejidos deficitarios
logran utilizar el fármaco, mientras que en aquellos casos en los que un
defecto metabólico impida el aprovechamiento de la L-carnitina la
sintomatología no será paliada.
La carnitina puede sintetizarse
endógenamente por el metabolismo mamífero a partir de los precursores lisina y
metionina. Aunque la síntesis de carnitina endógena podría ser suficiente para
el correcto funcionamiento fisiológico, existen diversas indicaciones recientes
que apuntan a que suplementos exógenos de L-carnitina pueden inducir efectos
específicos en el metabolismo lipídico de los mamíferos. De acuerdo con esos
estudios, la carnitina exógena reduce los lípidos plasmáticos en ratas y
conejos hiperlipidémicos. Algunos autores han postulado que añadir carnitina a
una dieta hipolipídica puede acelerar la pérdida de peso.
Existen algunos estudios con
gatos y perros obesos que muestran que un tratamiento con carnitina dietética
junto con una restricción energética aumenta la pérdida de peso.
Sin embargo, Brandsch C y
colaboradores señalan en su estudio que la hipótesis de que suplementos de
carnitina aumentan la utilización energética de triglicéridos debido al aumento
en la oxidación mitocondrial de ácidos grasos no se ha podido probar en ratas.
Esto sugiere que la capacidad de betaoxidación, especialmente el transporte de
ácidos grasos activados al interior de la mitocondria, es suficiente con la
síntesis endógena de carnitina, aún cuando la lipólisis predomina. 8
Por otro lado, Chatzifotis y
colaboradores señalan que la carnitina puede tener un efecto directo sobre el
crecimiento y la composición lipídica de algunas especies de pescado.
Suplementos de carnitina han mostrado reducir el contenido de grasa visceral y
de los filetes de salmón atlántico. Estos efectos, sin embargo, no se observaron
en otras especies como el sargo. 9
Carnitina y rendimiento
deportivo
La carnitina es capturada y
almacenada por el músculo dado que en él no se produce síntesis. La carnitina
es metabolizada con diversos propósitos metabólicos, destacando por encima de
todos, la regulación de la cetogénesis, la adaptación del control energético en
la mitocondria, el transporte de ácidos grasos libres y su clarificación. 10
Las importantes funciones
bioquímicas de la carnitina y la fisiología alterada muscular asociada con la
deficiencia clínica de carnitina, respalda el papel crítico de la carnitina en
la bioenergética muscular. Sin embargo, la extrapolación de esos conceptos
establecidos a los efectos de la suplementación con carnitina en personas sanas
o en diversas condiciones patológicas está menos claro. No se conoce si
concentraciones suprafisiológicas de carnitina aumentan el rendimiento
deportivo o qué condiciones patológico-fisiológicas se asocian con la
disminución muscular del contenido en carnitina o con el aumento de las
necesidades de carnitina.
Tabla
3. Supuestos efectos bioquímicos o fisiológicos derivados de la suplementación
con carnitina relativos al rendimiento físico. 11
Aumento de
la oxidación de ácidos grasos
Mejor eficiencia en la oxidación muscular
Preservación del glucógeno muscular
|
Mejora en
la producción de acilcarnitina, disminuyendo el contenido en acil-CoA
Mantenimiento de la actividad piruvato deshidrogenasa
Facilita la completa oxidación del substrato
Menor contenido de grupos acilo tóxicos
|
Aumento de
la resistencia del músculo a la fatiga
|
Aumento del
riego sanguíneo muscular secundario a la vasodilatación
|
El estatus
metabólico durante el ejercicio puede ser clasificado como de baja intensidad
(por debajo del umbral individual de lactato) o de alta intensidad (por encima
del umbral). En bajos niveles de trabajo, el coeficiente respiratorio permanece
bajo, el lactato no se acumula y el ejercicio puede ser mantenido. Por el
contrario, en niveles altos de trabajo el cociente respiratorio puede ser
superior a 1, el lactato se acumula en músculo y sangre y el individuo resulta
rápidamente fatigado.
En condiciones
normales la carnitina se distribuye en 80-90% de carnitina, 10-20% de
acilcarnitina de cadena corta y menos del 5% de acilcarnitina de cadena larga.
La realización de ejercicio durante 60 minutos a baja intensidad no tiene
ningún efecto sobre las diversas manifestaciones de carnitina. Sin embargo,
después de sólo 10 minutos de ejercicio de alta intensidad, la carnitina se
distribuye como un 40% de carnitina y 60% de acilcarnitina de cadena corta.
Esta distribución se acentúa por encima de los 20 minutos y no se normaliza
completamente hasta los 60 minutos en el periodo de recuperación. En contraste
a estos cambios observados en los niveles musculares de carnitina, sólo cambios
mínimos se observan en plasma y orina.
En personas
sanas la acetil carnitina es la acilcarnitina predominante en el músculo
esquelético durante el ejercicio de alta intensidad. La acetil-CoA se
incrementa en paralelo a la acumulación de acetilcarnitina.
El papel
normal que juega la carnitina en la oxidación mitocondrial de ácidos grasos
sugiere que su suplementación puede incrementar la oxidación de ácidos grasos,
proporcionando más ATP disponible para el trabajo mecánico. Si la
administración de carnitina incrementa la oxidación de ácidos grasos, eso puede
disminuir la utilización por parte del músculo de otros sustratos como los
glúcidos y disminuir la aparición de fatiga. Sin embargo, no hay evidencias que
muestren si el contenido muscular de carnitina está limitado por la oxidación
de ácidos grasos. Tampoco está claro que la suplementación de carnitina pueda
determinar un cambio significativo en el contenido muscular.
En la
siguiente tabla se recogen diversos estudios sobre el efecto de suplementos de
carnitina en el rendimiento deportivo.
Tabla 4.
Efecto de la suplementación con carnitina en el rendimiento deportivo7
Estudio
|
Población
|
Dosis diaria de carnitina
|
Duración del tratamiento
|
Parámetros analizados
|
Efectos
|
Marconi et al. (1985)
|
6 marchadores
|
4 g, vía oral
|
2 semanas
|
VO2max, lactato, CR
|
Incremento VO2 max
|
Greig et al. (1987)
|
9 individuos sin entrenar
|
2 g, vía oral
|
14 días
|
Máximo ejercicio, lactato
|
Ningún cambio
|
Greig et al. (1987)
|
10 individuos sin entrenar
|
2 g, vía oral
|
28 días
|
Máximo ejercicio, lactato
|
Ningún cambio
|
Dragan et al. (1987)
|
40 atletas de élite
|
3 g, vía oral
|
21 días
|
VO2 max
|
Incremento VO2
|
Oyono-Enguelle et al. (1988)
|
10 individuos masculinos sin
entrenar
|
2 g, vía oral
|
28 días
|
VO2, VCO2, CR,
lactato, glucosa plasmática
|
Ningún efecto
|
Soop et al. (1988)
|
7 individuos masculinos
moderadamente entrenados
|
5 g, vía oral
|
5 días
|
Ácidos grasos libres, VO2
|
Ningún efecto
|
Gorostiaga et al. (1989)
|
10 atletas entrenados
|
2 g, vía oral
|
28 días
|
CR, VO2, lactato,
glucosa plasmática
|
Disminución CR
|
Siliprandi et al. (1990)
|
10 individuos masculinos
moderadamente entrenados
|
2 g, vía oral
|
1 dosis 1 h antes del examen
|
Lactato plasmático
|
Lactato reducido postejercicio
|
Vecchiet et al. (1990)
|
10 individuos masculinos
moderadamente entrenados
|
2 g, vía oral
|
1 dosis 1 h antes del ejercicio
|
VO2 max, lactato
plasmático
|
VO2 max incrementado
y lactato disminuido
|
Wyss et al. (1990)
|
7 individuos masculinos sanos
|
3 g, vía oral
|
7 días
|
VO2 max, CR
|
Ningún efecto
|
Decombaz et al. (1993)
|
9 individuos masculinos sanos
|
3 g, vía oral
|
7 días
|
Oxidación lipídica, CR,
lactato, cociente cardiaco
|
Ningún efecto
|
Natali et al. (1993)
|
12 individuos masculinos
activos
|
3 g, intravenosos
|
1 dosis 40 min antes del
ejercicio
|
VO2, VCO2, substratos
de oxidación antes y después del ejercicio
|
Incremento de la oxidación de
ácidos grasos durante la recuperación
|
Trappe et al. (1994)
|
20 atletas masculinos
|
2 g, dos veces al día, vía oral
|
7 días
|
Rendimiento la nadar,
concentración de lactato
|
Ningún efecto
|
Brass et al. (1994)
|
14 individuos masculinos sanos
|
92,5 mol/kg o 18,5 mol/kg
intravenosos
|
1 dosis al empezar el ejercicio
|
CR, VO2, lactato,
glucógeno muscular
|
Ningún efecto
|
Vukovich et al. (1994)
|
8 individuos masculinos sanos
|
6 g, vía oral
|
7-14 días
|
CR, ácidos grasos, libres,
utilización de glucosa, VO2
|
Ningún efecto
|
Barnett et al. (1994)
|
8 individuos masculinos sanos
|
4 g, vía oral
|
14 días
|
Lactato, carnitina muscular
|
Ningún efecto
|
Colombani et al. (1996)
|
7 atletas masculinos
|
4 g, vía oral
|
Día del evento
|
Tiempo de maratón, lactato
|
Ningún efecto
|
Arenas et al. (1991)
|
24 atletas
|
2 g, vía oral
|
6 meses de entrenamiento
|
Contenido muscular carnitina
|
Prevención de la disminución de
la carnitina muscular por el entrenamiento
|
Huertas et al. (1992)
|
14 atletas
|
4 g, vía oral
|
4 semanas de entrenamiento
|
Actividad enzimática de la
cadena de transporte de electrones mitocondrial
|
Incremento en la actividad
enzimática
|
Arenas et al. (1994)
|
16 corredores de larga
distancia
|
2 g, vía oral
|
4 semanas de entrenamiento
|
Actividad de piruvato
deshidrogenasa y y carnitina palmitoiltransferasa musculares
|
Incremento actividad piruvato
deshidrogenasa
|
VO2: consumo de oxígeno; VCO2:
producción de CO2; VO2 max: máximo consumo de oxígeno
durante el ejercicio; CR: cociente respiratorio (VCO2/O2)
En la mayor
parte de las suplementaciones orales con carnitina se puede predecir que
podrían tener un pequeño, sino ningún, efecto en el contenido muscular de
carnitina en humanos. Por vía oral, la carnitina presenta una biodisponibilidad
sistémica del 5-15%. Una vez en la circulación sistémica, la carnitina es
rápidamente distribuida. Si las concentraciones plasmáticas de carnitina
exceden el máximo de reabsorción renal (60-100 μmol de carnitina/L de plasma),
el exceso de carnitina es eliminado en la orina.
La carnitina
puede también ir desde el plasma hasta los compartimentos titulares tras la
administración. El grado de distribución de la carnitina es muy amplio debido
al acaparamiento del músculo.
El contenido
total de carnitina en el organismo es de unos 20 g (120 mmol). Debido a su baja
biodisponibilidad oral y la gran pérdida urinaria tras la suplementación, son
precisas dosis muy grandes durante un gran periodo de tiempo para afectar de
forma significativa las reservas de carnitina muscular en individuos sanos.
Por otro lado,
teniendo en cuenta que de 12 preparaciones analizadas que contenían carnitina
como suplemento, el contenido real de la misma era sólo el 52% del indicado en
la etiqueta y que, de igual modo, 5 de esas preparaciones presentaban unas
características de disolución farmacéutica no adecuadas, es difícil pensar que
con las dosis que aparecen en la mayoría de estudios se pueda llegar a afectar
de forma efectiva el contenido corporal de carnitina.
Carnitina, obesidad y pérdida
de peso
Algunas estimaciones sugieren que
el 25-35% de la población en los países occidentales presenta algún grado de
resistencia a la insulina y las consiguientes repercusiones asociadas sobre la
salud.
Los problemas de salud sobre los
que la resistencia a la insulina parecen influir son: diabetes mellitus tipo 2,
enfermedad ovárica poliquística, dislipemia, hipertensión, enfermedades
cardiovasculares, apnea del sueño, algunos cánceres y obesidad.
Diversidad de sustancias parecen
influir favorablemente sobre la resistencia a la insulina, entre ellas, la
L-carnitina. 12
El músculo esquelético juega un
importante papel en la utilización de glucosa durante la estimulación por la
insulina, además del metabolismo de ácidos grasos. Más aún, durante las etapas
de ayuno, la oxidación de ácidos grasos es considerada la principal fuente
energética del músculo esquelético. Sin embargo, en la obesidad, la capacidad
del músculo esquelético para metabolizar ácidos grasos no está bien definida. 13
De este modo, el músculo
esquelético presenta un contenido de triglicéridos aumentado en la obesidad. La
cantidad de triglicéridos en el músculo esquelético, aunque bastante inferior
al del tejido adiposo está significativamente asociado con la resistencia a la insulina. Sin embargo, los mecanismos
que intervienen para aumentar el depósito lipídico en la obesidad son
inciertos. La lipogénesis que se produce dentro del músculo esquelético es
reducida y aunque el contenido muscular de malonil-CoA, un precursor de la
síntesis de ácidos grasos, puede estar aumentado en la obesidad, es conocido
que funciona más como señal para la repartición de ácidos grasos.
De igual modo, el aumento de
triglicéridos en la obesidad puede resultar del incremento de la producción de
ácidos grasos, fuera de la capacidad normal de oxidación lipídica o,
alternativamente, por la disminución de la oxidación lipídica.
Es bien conocido que en condiciones
de ayuno, el músculo esquelético en individuos sanos recurre a la oxidación
lipídica mayoritariamente para la obtención de energía. Durante la etapa
postabsortiva el músculo esquelético presenta una alta extracción de ácidos
grasos, siendo un lugar importante para la utilización sistémica de éstos.
Existen diversos indicadores
bioquímicos sobre la capacidad de utilización de ácidos grasos en el músculo
esquelético. En estudios con animales los patrones de utilización de ácidos
grasos están relacionados con el tipo de fibra muscular; las fibras de
contracción lenta presentan una mayor capacidad de oxidación lipídica que las
fibras glicolíticas de rápida contracción.
En modelos animales de obesidad
el contenido muscular de la malonil-CoA, un potente inhibidor alostérico de la
carnitina palmitoiltransferasa I, se ha encontrado aumentada. Otros indicadores
potenciales son los patrones de expresión de varias proteínas que se unen con
ácidos grasos. Es llamativo que muchas de esas
características están asociadas con la resistencia a la insulina,
específicamente, una baja capacidad oxidativa enzimática, una proporción
aumentada de fibras musculares glicolíticas (tipo II), y un incremento del
contenido en malonil-CoA. Además, los defectos en la actividad de la carnitina
palmitoiltransferasa, el complejo enzimático limitante de la oxidación de los
ácidos grasos de cadena larga, están asociados con la acumulación lipídica
dentro del músculo esquelético. Es aquí donde se podría sugerir un posible
efecto beneficioso de los suplementos con L-carnitina.
Algunos estudios indican que una
dependencia disminuida de la oxidación lipídica es un factor de riesgo para la
ganancia de peso. Esto apunta a la posibilidad de que una potencial
discapacidad en la oxidación lipídica puede constituir un defecto primario en
la obesidad. La pérdida de peso puede mejorar sustancialmente la resistencia a
la insulina en el metabolismo glucídico del músculo esquelético, señalando un
componente secundario o adquirido de la obesidad relacionada con la resistencia
a la insulina.
De igual modo, Kelley DE y
colaboradores señalan en un estudio que el músculo esquelético en la obesidad
está más predispuesto a dirigir ácidos grasos hacia la esterificación
(almacenamiento) en condiciones de ayuno, manifestando una menor dependencia de
la oxidación de ácidos grasos comparado con el músculo esquelético de
individuos no obesos. La disminución en la capacidad de oxidación de ácidos
grasos en la obesidad puede contribuir más directamente a la formación de
triglicéridos dentro del músculo que la cantidad de ácidos grasos per se,
ya que estos últimos no se ven aumentados en la obesidad. 14
El estudio de Villani RG y
colaboradores es de los pocos que aparecen en la literatura que analizan de
forma directa en humanos los efectos de la suplementación con carnitina en
relación con la pérdida de peso y el metabolismo lipídico. De este modo,
diseñaron un estudio doble-ciego para comprobar la eficacia de la L-carnitina
en la pérdida de peso, dividiendo 36 mujeres premenopáusicas con moderado
sobrepeso en dos grupos. Durante 8 semanas el grupo problema ingirió 2 g de
carnitina dos veces al día, mientras que el grupo placebo ingirió la misma
cantidad de lactosa. Además, todas las participantes caminaron 30 minutos 4
días por semana. En los individuos que completaron el estudio no se apreciaron
cambios significativos en el total de masa corporal, masa grasa y en el grado
de utilización lipídica tras el tiempo que duró el estudio. 15
Otros efectos y aplicaciones
de la carnitina
Tratamientos con L-carnitina son
utilizados después de un infarto agudo de miocardio con la finalidad de limitar
la zona infartada y prevenir posibles arritmias. Terapias con L-carnitina han
sido administradas para contrarrestar el efecto cardiotóxico que provoca el
grupo antraciclina que poseen ciertos agentes quimioterápicos.
Además, se apuntan otros muchos
efectos beneficiosos de la carnitina, independientes de su papel como sustratos
de las carnitina aciltransferasas. Se ha especulado con la posibilidad de que
la carnitina y sus ésteres puedan proteger las células frente al daño
oxidativo, inhibiendo la propagación de los radicales libres y contribuyendo a
reparar los fosfolípidos oxidados de la membrana celular. Este proceso puede
llevarse a cabo en diversos tipos de células, pero puede ser particularmente
importante en el músculo cardiaco. Otro efecto observado es que el tratamiento
farmacológico con acetil-L-carnitina mejora la habilidad de los enfermos de
Alzheimer a la hora de realizar trabajos manuales que requieren su atención y
concentración.
Debido a su importante papel en
el metabolismo muscular, la deficiencia de carnitina puede disminuir la función
mitocondrial. Puede causar síntomas de fatiga generalizada que van desde la
mialgia, hasta la debilidad muscular y extenuación tras el esfuerzo físico.
Las evidencias sugieren que
algunos pacientes con síndrome de fatiga crónica podrían sufrir una deficiencia
en carnitina relevante clínicamente.
En el síndrome de fatiga crónica
los niveles de carnitina sérica parecen ser un marcador bioquímico para la
severidad de los síntomas y la habilidad para la función. 16
Diversos estudios experimentales
han mostrado que la administración de L-carnitina a animales con niveles
reducidos presenta potenciales beneficios para la función cardiaca, la
composición muscular y algunos otros parámetros.10, 17
Pacientes
dializados
Durante la insuficiencia renal
crónica y antes de establecer la hemodiálisis, la carnitina total se acumula en
respuesta al descenso del aclaramiento renal de carnitina esterificada. Además,
ese incremento es necesario por la carnitina libre en respuesta a la hipoxemia
o acidosis. Por el contrario, pacientes sometidos a hemodiálisis presentan a
menudo deficiencias de carnitina sérica. Efectivamente, la carnitina sérica
disminuye rápidamente hasta el 40% del nivel normal durante la sesión de
diálisis.
El rol de las membranas de
diálisis en la pérdida de carnitina es todavía incierto. Puede ser una
explicación que los cofactores y precursores de la carnitina pueden perderse a
lo largo de las sesiones de diálisis (vitamina B6, niacina, vitamina C, lisina
y metionina).
Los objetivos potenciales para
administrar L-carnitina a los pacientes con hemodiálisis incluyen: dislipemia,
ya que la carnitina incrementa el transporte mitocondrial de ácidos grasos
libres y reduce la disponibilidad de los ácidos grasos para la síntesis de
triglicéridos; debilidad muscular, ya que disminuye el contenido muscular de
carnitina; trastornos cardiacos, dado que el miocito cardiaco tiene una de las
mayores concentraciones de carnitina del organismo y la isquemia miocárdica
derivados de la acilcarnitina y producción intracelular de lactato; anemia para
corregir numerosas anomalías metabólicas.
Infertilidad
masculina
Estudios recientes confirman que
los recuentos de esperma ofrecen un declive en su calidad. Factores ambientales
como la presencia de pesticidas, estrógenos exógenos y metales pesados pueden
tener un impacto negativo sobre la espermatogénesis. Diversas terapias
nutricionales han mostrado mejorar los recuentos de esperma y la motilidad
espermática, incluyendo sustancias como la carnitina, la arginina, la vitamina
B12, etc.
La principal función de la
carnitina en el epidídimo es proporcionar un substrato energético a los
espermatozoides. La carnitina contribuye directamente a la motilidad del
esperma y puede estar involucrada en el éxito de su maduración. Bajos niveles
de carnitina reducen la concentración de ácidos grasos en la mitocondria
provocando la disminución en la producción de energía y la potencial alteración
en la motilidad del esperma.
En un estudio multicéntrico 100
pacientes recibieron oralmente 3 g al día de carnitina durante 4 meses. Los
resultados demostraron claramente un efecto beneficioso de la carnitina en la
motilidad del esperma de los pacientes. 18
HIV
La L-carnitina se encuentra en
altas concentraciones en los leucocitos en células mononucleares de sangre
periférica donde actúa respaldando la proliferación limfocitaria. La
L-carnitina parece ser deficiente en ciertos cohortes de individuos infectados
por el HIV. Estos pacientes sufren riesgo de deficiencia en carnitina debido a
los problemas de malabsorción, renales, la medicación y la pérdida del tejido
adiposo que incrementa la disponibilidad de ácidos grasos.
Múltiples estudios han mostrado
disminuciones en la apoptosis de células CD4 y CD8 con la adición de carnitina.
El mecanismo probable para esta reducción en la muerte celular incluye la
reducción de ceramida (un mediador de la apoptosis) que aumenta la replicación
del HIV.
La L-carnitina también es un
reconocido tratamiento para la miopatía mitocondrial y para la
encefalomiopatía, un grupo de patologías neurológicas caracterizadas por la
degeneración progresiva neurológica y muscular. 19
Enfermedad
mental
La acetilcarnitina es una
ortomolécula que ofrece grandes beneficios al cerebro. Es un cofactor
metabólico para la conversión de ácidos grasos en energía en las mitocondrias
de las células nerviosas, ayudándolas a permanecer cubiertas energéticamente.
La acetilcarnitina también proporciona grupos acetil para la producción de
acetilcolina, un neurotransmisor. La acetilcarnitina se absorbe mejor que la
carnitina, su análogo más simple, y traspasa la barrera hematoencefálica mejor
que la L-carnitina. Diversos estudios clínicos indican que la acetilcarnitina
puede tener una utilidad clínica en el tratamiento de algunas formas de
disfunción cognitiva, como la enfermedad de Alzheimer. 20
Anorexia
Diversos estudios señalan que en pacientes con anorexia nerviosa
la carnitina, junto con adenosilcobalamina, acelera la ganancia de peso y la
normalización de la función gastrointestinal.2
Conclusión
Son múltiples los efectos
potenciales que los suplementos de L-carnitina pueden proporcionar. Desde que
se conocieron sus implicaciones bioquímicas a nivel del metabolismo lipídico,
propiciando la oxidación de ácidos grasos en la mitocondria celular, múltiples
especulaciones se han venido suscitando, otorgándole a este aminoácido
capacidades que no han podido corroborarse en estudios clínicos. Dos de los
puntos en los que no se han obtenido los resultados esperados son los de mejora
del rendimiento deportivo como suplemento ergogénico y el de “quemador de
grasa” al propiciar que fuesen las reservas lipídicas los sustratos energéticos
preferentes tras la suplementación con L-carnitina. Otra es la cuestión en
casos patológicos en los que los niveles de carnitina están alterados, como en
la insuficiencia renal con hemodiálisis, en la enfermedad de Alzheimer, en
tratamientos para aumentar la fertilidad masculina y otros, en los que se ha
podido constatar un beneficio derivado del suministro farmacológico de
L-carnitina.
La homeostasis muscular de la
carnitina se ve afectada durante el ejercicio, existiendo bases teóricas sobre
el beneficio de la suplementación para el ejercicio en humanos sanos. Sin
embargo, el metabolismo endógeno de la carnitina puede ser suficiente para las
necesidades, siendo el músculo refractario a la perturbación por carnitina
exógena. En contraste con los resultados obtenidos en casos de enfermedad, la
preponderancia en los datos experimentales sugieren que la suplementación con
carnitina no modifica el rendimiento físico en humanos sanos.
Efectivamente, uno de los puntos
críticos en cuanto a la efectividad de los suplementos de L-carnitina es su
biodisponibilidad oral, que es del 5-15%. Así, sólo una reducida fracción de la
dosis oral alcanzará la circulación sistémica, en contraste con la
administración intravenosa. El contenido total de carnitina en un individuo de
70 kg se estima en 128 mmol o 20 g. En consecuencia, serán necesarias grandes
cantidades de carnitina oral para interferir significativamente en los
equilibrios endógenos. Teniendo en cuenta, además, que con 2 g de carnitina por vía oral se llega al tope
de su absorción, esta suministración debería espaciarse en el tiempo.
En cuanto al potencial efecto de
la L-carnitina como “quemador de grasa”, se han obtenido resultados
esperanzadores con algunas especies animales de experimentación como peces,
gatos y perros obesos, pero no con ratas. En cuanto a estudios clínicos con
humanos, la bibliografía disponible es muy limitada y los resultados de
estudios existentes no son concluyentes ni tampoco muy esperanzadores. Serían
necesarios, pues, estudios adicionales con otras especies y con humanos para
probar los supuestos efectos beneficiosos de los suplementos de L-carnitina
asociados con dietas hipocalóricas.
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