carnitina

carnitina

UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA – UNOESC

CAMPUS DE SÃO MIGUEL DO OESTE

ÁREA DAS CIENCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE

CURSO DE BIOMEDICINA

ANÁLISES CLÍNICAS II

DEFICIÊNCIA DA CARNITINA

Andressa Schmid Basso

Bruna Canani Kloppel

Patrícia Daiane Zank

Professor: Eduardo Chielle

SÃO MIGUEL DO OESTE

2009

SUMÁRIO

  • Introdução........................................................................................................... 03

  • Dados Gerais....................................................................................................... 04

  • Princípios de funcionamento.............................................................................. 05

  • Aplicações Clínicas.............................................................................................06

  • Mecanismos Bioquimicos...................................................................................07

  • Tratamento..........................................................................................................09

  • Referências......................................................................................................... 11

INTRODUÇÃO

A carnitina é uma amina quaternária (3-hidroxi-4-N-trimetilamino-butirato), é sintetizada no organismo (fígado, rins e cérebro) a partir de dois aminoácidos essenciais: lisina e metionina, exigindo para sua síntese a presença de ferro, ácido ascórbico, niacina e vitamina B6. Tem função fundamental na geração de energia pela célula, pois age nas reações transferidoras de ácidos graxos livres do citosol para mitocôndrias, facilitando sua oxidação e geração de adenosina trifosfato. A concentração orgânica de carnitina é resultado de processos metabólicos - como ingestão, biossíntese, transporte dentro e fora dos tecidos e excreção - que, quando alterados em função de diversas doenças, levam a um estado carencial de carnitina com prejuízos relacionados ao metabolismo de lipídeos. A suplementação de L-carnitina pode aumentar o fluxo sangüíneo aos músculos devido também ao seu efeito vasodilatador e antioxidante, reduzindo algumas complicações de doenças isquêmicas, como a doença arterial coronariana, e as conseqüências da neuropatia diabética. O objetivo do presente trabalho foi descrever possíveis benefícios da suplementação de carnitina nos indivíduos com necessidades especiais e susceptíveis a carências de carnitina, como os portadores de doenças renais, neuropatia diabética, síndrome da imunodefeciência adquirida e doenças cardiovasculares.

DADOS GERAIS

Existem dois tipos de Carnitina: a L-Carnitina e a D-Carnitina. As iniciais "D" e "L" referem-se as orientações dadas as moléculas químicas. A molécula "D" (ou dextro molécula) possui rotação para a direita. Mudando a rotação, mudam as propriedades químicas. Esse é o caso da D-Carnitina. Ela não é recomendada para o consumo humano e não está presente nos alimentos, diferente da L-Carnitina. Sabe-se que apenas o isômero L é biologicamente ativo existindo nos sistemas biológicos na forma esterificada e não esterificada .Em condições normais, sua presença nas células e nos fluídos biológicos é predominantemente na forma esterificada, sendo que os ácidos graxos de cadeia longa apenas atingem a mitocôndria (local de oxidação "queima") na forma de ester de acetilcarnitina.

Este composto tem recebido atenção por ser um dos responsáveis pela beta oxidação, de modo que tem sido vendido como um “fat burner”. Para que os ácidos gordos de cadeia longa atravessem a membrana mitocondrial para serem oxidados, há o auxílio da carnitina-palmitoil transferase, cuja concentração pode ser manipulada pela suplementação de carnitina.

Existem dois tipos de deficiência de Carnitina, a primária e secundária.

Uma pessoa que tenha uma deficiência primária tem níveis baixos de Carnitina no sangue, o que impede que chegue às células, onde é necessária. Esta desordem afeta vários órgãos, como o coração e o cérebro.

A forma secundária de deficiência de Carnitina tem a ver com desordens metabólicas, porque há um bloqueio das passagens que provoca também o decréscimo de Carnitina.

Em ambos os casos de deficiência, o aumento da Carnitina através de suplementos alimentares pode ser benéfico para a saúde do corpo. Como há uma alta concentração de Carnitina, o corpo é inundado com Carnitina e alguma quantidade consegue chegar às células para fazer o seu trabalho.

Sem Carnitina suficiente, as moléculas de gordura não entram na mitocôndria e acabariam retornando para o sangue, o que causaria o aumento do número de triglicerídeos

A concentração orgânica de carnitina (aproximadamente 20g ou 120mmol) 1,2,3 é resultante de vários processos metabólicos, tais como ingestão, biossíntese, transporte dentro e fora dos tecidos e excreção. Doenças que compromete algum desses processos, e que têm como características o aumento do metabolismo e estado nutricional debilitado, geram um estado carencial de carnitina. As conseqüências são relacionadas principalmente ao metabolismo de lipídeos.

PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO

Carnitina é sintetizada pelo fígado e pelo rim em pequenas quantidades. Esta pode ser armazenada pelo organismo através da maior parte do tecido muscular. Através de uma dieta balanceada são absorvidas entre 50 e 100mg de carnitina diárias. A fonte mais rica em carnitina é a carne (especialmente a carne de carneiro). Em dietas vegetarianas, são encontradas pequenas quantidades de carnitina. Carnitina é armazenada nos músculos esqueléticos onde ela é necessária para transformar os ácidos graxos em energia para atividades musculares.

L-Carnitina é uma substância que desempenha um papel importante no metabolismo da gordura, transportando os ácidos gordos de cadeia longa, para a mitocôndria (fonte energética das células), contribuindo assim para a combustão da gordura. O metabolismo das gorduras nas células musculares, pode ser melhorado com a ajuda adequada de Carnitina, desta forma a energia retida pelo músculo é também aumentada.

Os sintomas e deficiências de carnitina são observados mais claramente em indivíduos que apresentam desordens hereditárias incomuns. Nesses, o metabolismo lipídico é o mais afetado resultando em acúmulo de gorduras nos músculos, e anormalidades funcionais nos músculos cardíaco e esquelético. Essas desordens são manifestadas pelas baixas concentrações de carnitina no plasma, músculo, e fígado, e os sintomas incluem fraqueza muscular, cardiomiopatias, função hepática anormal, cetogênese prejudicada, e hipoglicemia durante o jejum.

Nota-se que os rins reabsorvem, de seu filtrado, a maior parte da carnitina ( aproximadamente 90%) garantindo a concentração plasmática desta amina. Em pacientes com problemas renais, que são submetidos à hemodiálise, a suplementação com carnitina se torna uma necessidade devido às grandes perdas ocorridas. Esse estado reflete nas baixas concentrações plasmáticas de carnitina encontradas nesses indivíduos.

A quantidade total de carnitina estocada no adulto de tamanho médio do sexo masculino, com aproximadamente 30 kg de massa muscular, gira em torno de 20 a 25g, sendo que sua excreção urinária diária é de aproximadamente 15 a 50 mg.

A carnitina e seus ésteres parecem desempenhar outras funções tais como:

  • sua administração farmacológica reduz a mortalidade e as conseqüências metabólicas em ratos com intoxicação aguda pela amônia;

  • pode aumentar a síntese de uréia no fígado, facilitando a entrada de ácidos graxos na mitocôndria, desta forma, aumentando a oxidação de gorduras (b -oxidação) e consequentemente energia na forma de ATP;

  • é atribuído a esta amina, a capacidade de proteção contra isquemia cardíaca talvez pelo seu efeito seqüestrador de radicais livres ou por sua capacidade de quelar o ferro prevenindo a formação destes compostos;

  • pode aumentar a função contrátil do coração;

  • proporciona efeitos benéficos protegendo contra as isquemias induzidas por disfunção do miocárdio (músculo do coração) em humanos com angina pectoris;

  • aumenta a tolerância ao estresse sofrido pelo coração;

  • diminue as concentrações de LDL e aumentam a fração de HDL circulantes.

APLICAÇÕES CLÍNICAS

A carnitina exógena exerce efeitos benéficos sobre a função cardíaca, prevenindo acúmulo de produtos tóxicos e reduções importantes no conteúdo intracelular de carnitina no miocárdio durante os episódios isquêmicos. Assim, reduziria prejuízos na liberação de fosfatos de alta energia através do aumento da oxidação mitocondrial de ácidos graxos no coração, resultando na diminuição do dano ao miocárdio.

Em atividades físicas moderadas (até 60% do consumo máximo de O2) a carnitina pode exercer um efeito chamado de "Glicogen Sparing", ou seja, efeito poupador do glicogênio, pela facilitação da entrada dos AG na mitocôndria e conseqüente aumento da oxidação.

Também, a carnitina parece exercer vantagens quando da passagem de um exercício físico moderado para um exercício aeróbico submáximo (entre 65 e 85% do volume máximo de O2), devido a um aumento da oxidação total de substratos, principalmente carboidratos e gorduras, conforme os resultados encontrados em pesquisas realizadas no Laboratório de Metabolismo do Instituto de Ciências Biomédicas- I da Universidade de São Paulo (ICB-I USP), onde sob essas condições, os animais submetidos à suplementação de carnitina e exercício físico aumentaram o tempo até a exaustão em 45,85%. Entretanto, ao mesmo tempo que a suplementação de carnitina pode oferecer as vantagens supra citadas, o aumento total da oxidação de substratos durante a atividade física, principalmente os carboidratos, pode levar a uma fadiga precoce já que sua concentração tem correlação positiva com o tempo de resistência ao esforço. Mesmo assim, acreditamos que se um indivíduo, durante sua atividade física, consumir quantidades adequadas de carboidratos o efeito na redução desses estoques provavelmente estará sanado.

Quando excedemos a capacidade máxima de trabalho com o qual o nosso músculo é capaz de suportar aerobicamente (limiar anaeróbico), esse passa a utilizar energia obtida anaerobicamente. Nessa condição, o músculo tende a produzir ácido láctico pelo aumento da conversão de piruvato a lactato, cujo acúmulo médio é o índice da média de geração de energia na forma de ATP pela degradação da glicose anaeróbica. Quando se excede a capacidade máxima do ciclo de Krebs na geração de energia, como acontece quando em exercícios máximos ou supramáximos, não apenas a degradação da glicose é estimulada a gerar piruvato (consequentemente acetil-CoA e/ou lactato), mas também a degradação das gorduras parece estar plenamente ativa. Os acil-CoA e, particularmente, os acetil-CoA (acil-CoA, molécula com 2 carbonos, após ter sofrido degradação pela b -oxidação) originados da lipólise, tendem a se acumular no citosol da célula e dentro da mitocôndria. Esse acúmulo leva a um aumento na razão acetil-CoA/CoA inibindo a oxidação da glicose a qual não pode, nessa situação, dar conta da demanda metabólica.

MECANISMOS BIOQUÍMICOS

A carnitina apresenta as seguintes funções no metabolismo energético:

  1. Facilitação da b -oxidação pelo transporte dos AG de cadeia longa para dentro da mitocôndria.

  2. Estimulação da enzima piruvato desidrogenase (enzima chave para oxidação do piruvato, um intermediário metabólico da oxidação dos carboidratos) pela diminuição da razão acetil-CoA/CoA, aumentando, assim, a oxidação de glicose.

  3. Aumenta o fluxo metabólico do ciclo de Krebs pela manutenção de CoA livre e pelo aumento da atividade das enzimas Piruvato desidrogenase e 2-oxoglutarato desidrogenase.

Em primeiro lugar, sabe-se que as gorduras ou lipídios são moléculas orgânicas que apresentam a característica marcante de serem hidrofóbicas (insolúveis em água). Partindo-se desse princípio, essas moléculas não podem transitar pelo sistema sanguíneo livremente e, geralmente os lipídios corporais são encontrados compartimentalizados (ex: lipídios associados à membrana e gotículas de triacilglicerol nos adipócitos) ou transportados pelo sangue associados a uma proteína (ex: Albumina, molécula que tem a característica de solubilidade em meio aquoso).

Em segundo lugar, estando as gorduras disponíveis na circulação na forma de ácidos graxos livres (AGL) devidamente ligados a uma proteína, seria ingênuo de nossa parte pensar que essa molécula atravessaria facilmente os espaços e células vasculares, fluídos extracelulares, membrana celular, fluídos intracelulares, membrana mitocondrial externa e interna, seqüencialmente, a fim de ser oxidada "queimada" para fornecer energia na forma de ATP.

Dentre esse longo caminho que os ácidos graxos irão percorrer, penetrar eficientemente no seu local de oxidação (mitocôndria) figura-1, é ponto de prima importância para os AGL, principalmente os de cadeia longa. Esses AGL não podem atravessar a membrana mitocondrial e precisam sofrer uma série de 3 reações enzimáticas antes de atingirem seu local de oxidação.

Assim como na circulação, os AGL circulam dentro das células ligados a uma outra proteína a Fatty Acid Binding Protein (FABP, proteína ligadora dos ácidos graxos) sendo que na verdade os AGL nunca estão realmente livres.

Para atingirem seu local de oxidação, os AGL, primeiramente, precisam sofrer uma reação de ativação que envolve gasto de energia na forma de ATP. A reação é a seguinte:

Reação 1 - o ácido Graxo de cadeia longa junto com a Coenzima A (CoA), sofre uma reação catalítica pela ação da enzima acil-CoA sintetase formando acil-CoA graxo. Essa é a única etapa da degradação completa do AGL que envolve gasto de energia (ATP).

Em segundo lugar esses AGL atravessam a membrana da mitocôndria.

Reação 2: O éster de acil-CoA graxo não pode atravessar a membrana mitocondrial interna e, através de uma reação catalisada pela enzima carnitina palmitoil transferase-I (CPT-I), presente na superfície externa da membrana mitocondrial interna, o éster de acil-carnitina pode atravessar a membrana interna e atingir seu local de oxidação.

Outra enzima, a Carnitina-acilcarnitina translocase (CACT), situada na parte interna da membrana mitocondrial interna, age como um transportador de membrana das acil-carnitina formadas, para dentro da mitocôndria, ao mesmo tempo que transporta uma molécula de carnitina para fora da mitocôndria.

Ocorre então a formação de acil-CoA na matriz mitocondrial e é liberado carnitina.

Reação 3: o grupo acil-carnitina é transferido enzimaticamente da carnitina para a CoA intramitocondrial pela carnitina palmitoil transferase-II (CPT-II), dentro da membrana interna.

Essas reações têm a função de manter separados a CoA extramitocondrial da intramitocondrial pois têm funções diferentes. A CoA intramitocondrial é utilizada principalmente para a degradação oxidativa do piruvato, dos ácidos graxos e de alguns aminoácidos, enquanto que a CoA citosólica é utilizada para biossíntese dos ácidos graxos. A CPT-I, primeira enzima do processo de introdução dos AG na mitocôndria é reguladora e controladora da velocidade com que o os grupos acil-graxos penetram na organela, consequentemente, controlando a oxidação dos AG. Além da ação da CPT-I, da CACT e da CPT-II, uma outra enzima a carnitina acetil-transferase (CAT), permite que a carnitina possa ser utilizada como transportador direto dos ácidos graxos de cadeia curta e dos grupos acetil, respectivamente para dentro e para fora da mitocôndria.

TRATAMENTO

Em determinadas condições, pode existir uma deficiência de carnitina, caracterizada por concentrações plasmática e tecidual abaixo daquelas necessárias para as funções normais do organismo, e/ou uma insuficiência de carnitina, indicada por uma deficiência relativa de carnitina livre, comparada com necessidades metabólicas aumentadas. Em indivíduos saudáveis, uma dieta pobre em carnitina é compensada pelo organismo, por meio de mecanismos que mantêm a concentração plasmática próxima ao normal. No entanto, em situações clínicas específicas, que envolvem deficiência ou insuficiência de carnitina, esse composto tem sido utilizado como parte do processo terapêutico. As aplicações potenciais da carnitina e seus derivados já foram relatadas para a doença cardíaca e em pacientes submetidos à hemodiálise, sendo promissores os resultados alcançados. Dessa forma, é de grande relevância investigar os possíveis benefícios da suplementação de carnitina em situações clínicas específicas, uma vez que os dados atuais não permitem indicar a suplementação em tais situações.

A L-Carnitina é um nutriente que fornece todos os benefícios mencionados acima e muito mais. Apesar da L-Carnitina ser uma substância natural, fabricada pelo próprio corpo, ela também pode ser consumida através de cápsulas, composição líquida ou através dos alimentos, pois também é encontrada na proteína animal. Infelizmente, a L-Carnitina não é uma substância muito conhecida e, frequentemente, passa despercebida para pessoas interessadas em complementar sua dieta com nutrientes saudáveis. Os vegetarianos geralmente não consomem esta substância em sua dieta. Por isso, eles precisam de maiores quantidades da L-Carnitina do que aqueles que consomem proteínas animais.

A interrupção das funções normais da L-Carnitina leva a hepatite, ao aumento da gordura muscular e afeta os sintomas neurológicos. Essas desordens podem ser corrigidas através de suplemento com os nutrientes apropriados. Dessa forma, a L-Carnitina deve ser adicionada a lista dos nutrientes essenciais.

A L-Carnitina também promove o aumento do "bom" colesterol (HDL), ajudando a manter as artérias coronárias livres da placa. O que também pode ajudar a baixar a pressão arterial.

A suplementação de L-carnitina tem sido estudada em função de possíveis efeitos antioxidantes, tanto em indivíduos saudáveis quanto naqueles com necessidades especiais, como portadores de doenças isquêmicas e neuropatia diabética.

Existe um número crescente de pesquisas envolvendo a suplementação de L-carnitina via oral, enteral ou endovenosa no tratamento de algumas complicações associadas à insuficiência renal crônica e AIDS.

REFERÊNCIAS

KAMOUN, Pierre. Bioquímica e biologia molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006

MARZZOCO, Anita; TORRES, Bayardo Baptista. Bioquímica básica. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1999

RIEGEL, Romeo Ernesto. Bioquímica. 3. ed. São Leopoldo, RS: UNISINOS, 2001

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