Carnitina tra mito ed evidenza scientifica.

Introduzione

La Carnitina, dal latino carnis (carne), viene scoperta nel 1905 dallo scienziato russo W. Gulewitsch proprio nel muscolo di un bovino, e nel 1927 ne viene finalmente determinata la struttura chimica. E’ un’ammina quaternaria che appartiene alla stessa famiglia della colina, molto igroscopica, estremamente solubile in acqua, motivo per cui, difficile da cristallizzare, è incolore e senza nessuna evidente reazione cromatica. E’ naturalmente presente in derivati di origine animale, ed in generale nelle piante se ne trovano solo piccole quantità, con alcune eccezioni tra cui l’avocado e alcuni derivati fermentati della soia, come il Tempeh. E’ una molecola chirale, il cui stereoisomero D non possiede alcuna attività biologica, ma può addirittura agire come antagonista della L-carnitina, che è lo stereoisomero biologicamente attivo. Intorno al 1947 si scopre che in un ristretto numero di coleotteri, che infestano cereali o farine, vi è una crescita lenta e una mortalità elevata anche in presenza di una dieta costituita da caseina, glucosio, colesterolo, una miscela di sali e tutte le vitamine del gruppo B. Inoltre le larve muoiono pur mantenendo intatti i loro depositi di grasso. Solo aggiungendo estratto di fegato il coleottero cresce. Il fattore presente nell’estratto di fegato viene nel 1952 identificato come L-carnitina.
Da qui si cominciò a pensare che fosse dunque attiva nel veicolare i grassi nei mitocondri, anni dopo invece si scoprì che la Carnitina veicolava invece gli zuccheri. Questo ha suscitato molto interesse alla ricerca, infatti dagli anni 80 ci sono circa 400 studi l’anno che riguardano la Carnitina (in tutte le sue forme). Nel 1982 si parlava molto della Carnitina, secondo alcuni era il “segreto” della vittoria dell’Italia ai mondiali di calcio; ha poi perso il suo lustro atletico per usi clinici in patologie importanti, ed è poi tornata di moda tra gli sportivi negli anni zero, ancora con parecchi dubbi.
Essa serve, in una sorta di carburatore ideale, ad ottimizzare la scelta del carburante, cioè di ciò che l’organismo deve bruciare per produrre energia biologica. Non è nè sempre lo stesso, nè sempre nelle stesse quantità, serve ad adattare e ottimizzare la produzione di energia in queste centrali termiche che sono i mitocondri, in modo tale da non produrre energia nè in eccesso nè in difetto.

La Carnitina nell’uomo

Una definizione biologica della vita umana è quella della capacità di generare, dall’idrolisi dei legami fosforici, elevate quantità di energia, principalmente adenosina trifosfato (ATP), a partire dall’ossidazione di un combustile che può provenire dall’esterno (alimentazione) o dall’interno dell’organismo. Durante la fase anabolica, l’energia proveniente dalla dieta è metabolizzata sotto l’influenza dell’insulina, che veicola l’energia in eccesso sotto forma di grasso e glicogeno. Durante la fase catabolica, invece, gli acidi grassi (che rappresentano il combustibile interno dell‘organismo) ne diventano la fonte primaria di energia: il glicogeno è utilizzato sotto l‘influenza del glucagone per soddisfare le esigenze energetiche del cervello, il fegato invece diventa un organo di produzione di energia, piuttosto che di stoccaggio del glucosio, a partire dagli acidi grassi.
Questi ultimi vengono metabolizzati al fine di produrre energia nei mitocondri. I Quattro enzimi necessari per il trasporto degli acidi grassi nella matrice mitocondriale, localizzati sulle membrane mitocondriali esterne ed interne, sono:

1) Carnitina palmitoiltrasferasi 1 A (che si trova fegato, CPT1).
2) Carnitina palmitoiltrasferasi 1 B (che si trova nei muscoli).
3) traslocasi acilcarnitina.
4) Carnitina palmitoiltrasferasi 2 (CPT2).

Sulla membrana mitocondriale esterna, CPT1 catalizza la formazione di acilcarnitina a partire da acidi grassi a catena lunga. L’acilcarnitina traslocasi trasporta l’acilcarnitina attraverso la membrana mitocondriale interna; CPT2, presente sulla parte esterna della membrana mitocondriale interna, catalizza poi la formazione di acil-CoA mediante un processo chiamato beta-ossidazione, ottenendo così la produzione di propionil-CoA, che può essere reimmesso nella via gluconeogenetica epatica a generare glucosio, e acetil-CoA, che verrà utilizzato dal ciclo di Krebs per produrre ATP.
Tranne il cervello, tutti i tessuti utilizzano acidi grassi a catena lunga per produrre energia biologica. La L-carnitina, nei muscoli cardiaco e scheletrico, trasporta gli acidi grassi a catena lunga attraverso le membrane interne dei mitocondri e qui, come già detto, avviene la beta-ossidazione degli acidi grassi che porta alla produzione di bioenergia, ma in seguito la L-carnitina, sia come tale che esterificata con un gruppo acilico, riattraversa la membrana mitocondriale per procedere nella propria funzione di trasportatore.
Un’altra funzione consiste nel rimuovere gli acidi grassi a catena corta e media dai mitocondri, tali acidi grassi si accumulano sia in un metabolismo normale che patologico. Questo meccanismo previene la sintesi intra-mitocondriale di acidi grassi a catena corta e media, i quali potrebbero interferire con la produzione di bioenergia, essenziale per lo svolgimento delle funzioni fisiologiche della cellula.
L’uomo sintetizza in media dai 10 ai 20 milligrammi al giorno di Carnitina. La sintesi dipende dalla disponibilità di trimetil-lisina, di cui il 30-50 % è convertito in Carnitina e il rimanente è escreto con le urine. Il primo passo della biosintesi avviene nel rene, nel fegato, nel cuore, nel muscolo e nel cervello, a livello mitocondriale, dopo di che continua nel citosol. L’attività dell’enzima citosolico “butirrobetaina diossigenasi”, che catalizza l’ultimo step di sintesi, è maggiore rispettivamente, nel rene, nel fegato e nel cervello. Una volta sintetizzata, la Carnitina entra in circolo e, tramite il trasportatore OCTN2, raggiunge i diversi tessuti. Nei tessuti la Carnitina è distribuita a differenti concentrazioni, ma è il muscolo scheletrico che ha la più alta concentrazione rispetto agli altri tessuti, scambia Carnitina con il plasma molto lentamente, così come il cuore, mentre il fegato e il rene sono più rapidi. Ciò significa che un’alterazione dei livelli epatici o renali di Carnitina compare immediatamente nel sangue, mentre ciò non accade per il muscolo e per il cuore. Poiché la concentrazione di Carnitina nei tessuti è 20-50 volte più alta che nel plasma, e nell’uomo solo il fegato, il rene ed il cervello possiedono l’intera gamma di enzimi per la sua sintesi, più tessuti dipendono dall’assorbimento della Carnitina dal sangue.

La Carnitina nell’alimentazione

Circa l’80% del fabbisogno quotidiano di Carnitina è assunto con la dieta. Viene assorbita nel tratto gastrointestinale secondo la quantità introdotta, la parte che non è assorbita dal tratto gastrointestinale viene degradata dalla flora batterica, che, secondo uno studio che ha suscitato scalpore, potrebbe essere trasformata in TMAO, una sostanza dannosa. Lo studio è però poco attendibile: considerando anche il numero ridotto dei pazienti e l’estrema variabilità della flora batterica intestinale, gli “scienziati” forzano un po’ la mano, cercando raggirare gli studi epidemiologici e di giustificare ad ogni costo che l’effetto dannoso della carne è la Carnitina e non i grassi saturi, anche perché era precedentemente uscita una ricerca sull’effetto benefico dei grassi saturi in alcune patologie. Insomma, fu soltanto un evento mediatico, niente di più.
Alcune fonti alimentari di Carnitina sono:

Bistecca di manzo, cotta, 100 g, 50-143 mg
Carne di cavallo (423mg/100g),
Carne macinata, cotta, 100 g, 77-87 mg
Latte, intero, 1 tazza, 8 mg
Merluzzo, cotto, 100 g, 3,5-6 mg
Petto di pollo, cotti, 100 g, 2,7-4,4 mg
Gelati, ½ tazza, 3 mg
Formaggio, cheddar, 100 g, 3,5 mg
Pane integrale, 2 fette, 0.2 mg
Asparagi, cotti, ½ tazza, 0.1 mg

I prodotti di origine animale contengono la più alta quantità di L-carnitina, nei prodotti lattiero-caseari può variare invece da 1,4 a 42,8 mg per 100 g. Frutta e verdura sono prodotti che ne contengono meno di 5 mg per 100 g, i lipidi ne contengono basse quantità , per esempio l’olio di girasole è esente da questa sostanza. Vale la pena ricordare che i funghi sono molto ricchi di L-carnitina (circa 53 mg / 100 g).
Alcuni fattori, come composizione corporea, età, sesso, e in particolare tipo di dieta, contribuiscono a modificare i contenuti plasmatici di questa sostanza. Adulti magri la cui dieta è povera di Carnitina, hanno ridotta sia la concentrazione plasmatica che l’ escrezione urinaria. Di contro, invece, la risposta non è così chiara in soggetti adulti obesi. Inoltre soggetti le cui diete hanno uno scarso contenuto proteico, come i vegani, o diete a base di cereali, come gli indiani, hanno ridotti livelli plasmatici di Carnitina se confrontati con soggetti che assumono diete ricche in proteine animali. Analogamente accade anche in bambini e adulti latto-ovovegetariani, dove tuttavia la significativa riduzione ematica di Carnitina non è correlata con evidenze cliniche alterate. La Carnitina è sintetizzata a partire dagli amminoacidi Lisina e Metionina, che possono essere introdotti con la dieta o derivare dalla degradazione proteica, quindi ridotti livelli plasmatici di Carnitina nei vegani e nei latto-ovovegetariani possono essere spiegati anche alla luce di uno scarso apporto, in tali soggetti, di questi amminoacidi essenziali, e non solo della Carnitina. Un’alimentazione ricca di grassi e povera di carboidrati, invece, induce un notevole incremento di Carnitina plasmatica se confrontata con una dieta povera di grassi e ricca di carboidrati. Anche un’alterazione dell’equilibrio tra i micronutrienti assunti con la dieta può interferire con la sintesi o l’assorbimento della Carnitina, come dimostrato in soggetti, il cui apporto nutrizionale di vitamina C, o vitamine del gruppo B, o ferro, è alterato.

Meccanismo d’azione

La L-carnitina facilita il trasporto degli acidi grassi attraverso la membrana mitocondriale, in modo tale da facilitare la beta-ossidazione degli acidi grassi e la cattura dei gruppi acetile, che il ciclo di Krebs trasforma in energia.

In condizioni di ischemia e di carenza di Carnitina questi esteri acilici si accumulano e causano effetti deleteri come l’inibizione della ADP/ATP traslocasi (enzima fondamentale per la liberazione di ATP nel citoplasma, in cambio di ADP), causando l’inibizione della produzione di ATP. La Carnitina è coinvolta nella cattura di residui acilici da parte dei perossisomi e dei mitocondri, e stabilizza le membrane cellulari. E’ scavenger dei radicali liberi e può partecipare alla trascrizione nucleare. La Carnitina esogena migliora la funzione mitocondriale in diversi studi, probabilmente per l’aumento dell’ossidazione degli acidi grassi, per la conservazione del glicogeno e per la diminuzione dei livelli di acetil-CoA.
Gli effetti anti-catabolici e il miglioramento della stanchezza dopo la sua supplementazione sono probabilmente dovuti:

– ad un miglioramento dell’equilibrio di azoto a causa dell’aumento della sintesi proteica o della ridotta degradazione delle proteine
– all’inibizione dell’apoptosi
– alla riduzione dei processi infiammatori

Uno studio suggerisce che riduce la caspasi e i livelli di TNF-alfa.
La supplementazione a lungo termine negli esseri umani è correlata ad un miglioramento delle prestazioni meccaniche del miocardio, ad una riduzione delle aritmie ventricolari e probabilmente anche ad una maggiore tolleranza all’esercizio fisico. In uno studio la Carnitina ha dimostrato di essere efficace nell’ipertiroidismo, agendo da antagonista periferico all’ormone tiroideo.

Farmacocinetica

L’assorbimento intestinale della Carnitina proveniente dalla dieta è saturabile e può aumentare in risposta alla carenza, ha inoltre una percentuale di assorbimento maggiore di quella proveniente da integratori alimentari. Tra il 54 e l’87% di quella assunta con la dieta viene assorbita, invece tra il 14 e il 18% se assunta dagli integratori.
Dopo la somministrazione di 2 g di L-carnitina per 4 giorni, la Cmax è stata di 80nM/ml, e il tempo necessario per raggiungere tale concentrazione (Tmax) è stato di 3.3 ore, la biodisponibilità è di circa il 15%. L’assorbimento della L-carnitina è saturo alla dose di 2g, quindi il trattamento orale frazionato è necessario in caso si debbano assumere dosi superiori. Non si lega alle proteine plasmatiche, l ‘escrezione urinaria è pari a circa il 9% della dose orale somministrata, l’escrezione fecale è inferiore all’1%. In soggetti umani sani circa il 95% di L-carnitina filtrata dal rene viene riassorbita per via tubulare. La quantità immagazzinata è influenzata anche dalla massa muscolare, dallo stato nutrizionale e dall’età.
L’ipotiroidismo ne riduce l’escrezione urinaria, mentre l’ipertiroidismo la incrementa. Dopo assorbimento intestinale, circa il 25% di Carnitina può venire acilata dalla mucosa intestinale. Il volume di distribuzione è di circa il 26 % del peso corporeo con un’emivita di circa 15 ore. La captazione della L-carnitina da parte delle cellule avviene tramite un processo di diffusione facilitata e, in alcuni casi, di trasporto attivo.

Dosaggi e modo di somministrazione

E’ stato rivalutato l’apporto di Carnitina ammissibile negli integratori alimentari, alla luce delle attuali evidenze scientifiche da parte del ministero della salute italiano nel 2010; esso ha ritenuto ammissibile un apporto massimo giornaliero di Carnitina negli integratori alimentari pari a 1000 mg, sebbene in molti studi siano state testate addirittura dosi più elevate senza segnalazione di eventi avversi, ma i dati disponibili non sono sufficienti per attestare la sicurezza di dosi maggiori assunte per un periodo prolungato. Tale dose è confermata in una revisione ministeriale di Febbraio 2015. L-carnitina, L-acetilcarnitina o L-propionilcarnitina hanno un effetto fisiologico sovrapponibile
La Carnitina è disponibile in diverse forme: la somministrazione orale può essere effettuata sotto forma di integratore alimentare e come trattamento farmacologico; per via endovenosa invece è disponibile solo come farmaco da prescrizione per il trattamento di stati carenziali primari o secondari. L’assunzione della forma racemica DL dovrebbe essere evitata.
Per i soggetti che assumono L-carnitina per malattie cardiovascolari e per altre possibili indicazioni, si raccomanda l’assunzione di dosi comprese tra 500 e 2000 mg/die, le dosi più elevate vanno frazionate nell’arco della giornata, come già accennato. L’assunzione può avvenire sia a stomaco vuoto che pieno.

Indicazioni ed uso

L’uso razionale più rilevante potrebbe essere nel trattamento dell’ischemia cardiaca e delle arteriopatie periferiche (ad es. nella claudicatio). Probabilmente diminuisce i livelli di trigliceridi e incrementa quelli del colesterolo HDL in alcuni soggetti, ma , a causa di studi contrastanti e della presenza di molte sostanze e sopratutto di estratti vegetali efficaci nel trattamento dell’ipertrigliceridemia e dell‘ipercolesterolemiea, sarebbe poco ragionevole e scientificamente inopportuno utilizzarla per tale scopo.

E’ altresì impiegata, con buoni risultati, in soggetti affetti da sindromi da carenza primaria e secondaria, come già accennato. Esiste un utilizzo meno circostanziato per un suo impiego nel trattamento di malattie a carico del fegato, del rene, del sistema immunitario, del diabete o del morbo di Alzheimer. Esistono dati preliminari secondo cui l’integrazione con L-carnitina potrebbe contrastare l’obesità e bruciare i grassi, ma sono soltanto dati preliminari che devono essere confermati: perfino uno stimato medico di fama mondiale riguardo gli integratori alimentari, si è tirato indietro sull’uso della Carnitina nel dimagrimento che aveva tanto pubblicizzato. Non esiste, e non deve esistere, una cura per il dimagrimento, perché è una patologia che ha molte cause e molte variabili; “va curato il malato, non la malattia”, il soggetto deve perdere peso con una terapia specifica: esistono sostanze naturali molto efficaci e poco conosciute per perdere peso, ma questo argomento esula dall’obbiettivo dell’articolo.

Ci sono altri dati preliminari secondo cui la L-carnitina fa aumentare l’energia, migliora la prestazione atletica e aumenta la tolleranza all‘esercizio fisico, motivi per i quali viene molto usata da chi fa sport.
A tal proposito, data la mole di contenuti errati nel web, è necessario mettere in nero su bianco alcune considerazioni:
1) I contenuti di Carnitina nel muscolo sono strettamente regolati da molti fattori e i suoi livelli non aumentano semplicemente con l’integrazione.
2) Il fatto che l’integrazione con L-carnitina, dinanzi a patologie che ne causano l’ abbassamento, migliori la funzione muscolare, non vuol dire che aumentando il contenuto di L-carnitina nel muscolo migliori anche la performance sportiva, potrebbe anche essere vero ma il ragionamento è completamente sbagliato, non è scientifico.
Non sono disponibili dati che supportano l’effetto positivo della L-carnitina sulle prestazioni atletiche, ma non sono neanche stati dimostrati risultati negativi. Pertanto, l’assenza di prove di un beneficio non prova l’assenza del beneficio stesso.
Non esiste alcuna dimostrazione scientifica sulla necessità di integrazione con L-carnitina o simili da parte di soggetti vegetariani. In un interessante studio preliminare la propionil-L-carnitina ha contribuito a migliorare l’efficacia del sidenafil (Viagra) in uomini con diabete che non avevano precedentemente risposto al Viagra. In un altro studio, una combinazione di propionil-L-carnitina e acetil-L-carnitina ha migliorato l’efficacia del Viagra in uomini che avevano una disfunzione erettile dopo intervento chirurgico alla prostata.
I dati clinici secondi cui la L-carnitina potrebbe contrastare la fatica associata alla sclerosi multipla sono dubbi. E’ stata anche usata nella prevenzione della miopatia muscolare e di alcune malattie cardiovascolari, ma i dati sono ancora insufficienti per poterne accertare l‘uso. La L-carnitina, assunta da sola o in combinazione con Clomifene citrato, può essere efficace nel trattamento dell’infertilità maschile idiopatica. Dati clinici nel migliorare la qualità della vita nei pazienti con cancro al pancreas e la fatica associata a chemioterapia, sono contrastanti.

Nuovi studi sono necessari per approfondire l’argomento in questione, il prossimo articolo descriverà interazioni ed effetti indesiderati.

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Fabio Milardo

Laureato in "Scienze erboristiche" presso la facoltà di Farmacia dell'Università degli Studi Catania, è stato responsabile di produzione e formulatore in un laboratorio di produzione di integratori alimentari. Tiene corsi di formazione ed è docente del master in "Medicina Integrativa" dell'Università degli Studi di Firenze. Classifica e raccoglie piante medicinali in Sicilia, approfondendo sia l'uso tradizionale che moderno.