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'''肉碱''' (Carnitine),或音译'''卡尼丁''',是一种类氨基酸,属于季铵阳离子复合物,可以透过生物合成方法从赖氨酸及蛋氨酸两种[[氨基酸]]合成产生。 肉碱存在有两个立体异构:包括有生物活跃的[[L-肉碱]],又名[[左旋肉碱]],以及其非生物活跃的对映异构体[[D-肉碱]],又名[[右旋肉碱]]。 以化学方式合成的肉碱,同时存在L和D两种肉碱的化合物,则一般以“DL-肉碱”的形式标示。 [[左旋肉碱]]最初是以黄粉虫的[[生长因子]]而被发现,当时曾被命名为“维生素 Et”。在生物的[[细胞]]里,当[[脂肪]]新陈代谢产生能量时,[[左旋肉碱]]是把脂肪酸从胞质溶胶运送到[[线粒体]]内所必需的,以防止脂肪酸积聚在[[细胞]]内。是脂肪代谢过程中的一种关键的物质,能够促进脂肪酸进入[[线粒体]]氧化分解。 目前,在世界各地,人们把[[左旋肉碱]]经常都被包装成为营养补充剂而售卖,应用于大众减肥、竞技运动员减脂抗疲劳,但尚未有可靠的实验能够证明它对健康成年人的功效。 == 基本信息 == 【中文名称】 肉碱 【中文别名】 混旋肉碱 【英文名称】 carnitine 【英文别名】 DL-Carnitine; 3-hydroxy-4-(trimethylammonio)butanoate 【分子式】 C7H16NO3 【分子量】 161.2 【EINECS】 206-976-6 == 来源 == === 食品 === 红肉(猪牛羊等)、乳制品等是自然界的肉碱来源。 #食物 含量(mg/kg): #山羊肉 2100;羔羊 780;牛肉 640;猪肉 300; #兔肉 85-145;鱼肉 75;鸡肉 26;羊肝 20; #大麦 10-38;小麦 3-12;玉米 5-10;花生 1; #高粱 15;油菜籽 10;面包 6;花椰菜 1 === 医疗 === 而在医药用途里,肉碱有口服剂或[[注射剂]] == 概述 == 肉碱存在有两个立体异构:包括有生物活性的[[L-肉碱]],以及其非生物活跃的对映异构体[[D-肉碱]]。以化学方式合成的肉碱,同时存在L和D两种肉碱的化合物,一般以“DL-肉碱”的形式标示。 === 它与脂肪代谢成能量有关 === 当长链[[脂肪酸]]透过[[线粒体]]膜时是以脂酰基肉碱形态被搬运的,即长链脂肪酸在[[线粒体]]膜上的转移酶(脂酞辅酶A:肉碱脂肪酸转移酶)的作用下,从酰基辅酶A转移到肉碱生成脂酰基肉碱。脂酰基肉碱在[[线粒体]]内再次转移给[[辅酶A]]成为脂酰基辅酶A而受β氧化。因此,肉碱可促进[[线粒体]]内的长链脂肪酸的氧化。 === 可能有重要的生理功能 === 在[[肌肉]]中作为碱性成份而广泛存在,通常可从猪、小牛、马等的肉中提取出来。另外,稻大黄粉虫(Tenebrio molitor)的[[生长因子]](mealworm factor)曾命名为维生素Bt,其结构被确定为肉碱。研究证实,缺乏肉碱的幼虫将在变态前死亡。从上述的作为必需的营养物来看,推测它是具有重要[[生理]]功能的物质。 === 免疫与代谢 === 肉碱也与[[免疫系统]]的功能有关,并可能参与支链[[氨基酸]]的新陈代谢。 == 结构 == 肉碱是一种类氨基酸。 Krimberg(1905)从肌肉抽提物中发现肉碱,直到1927年Tomita等才确定其结构为此3-羟基三甲基丁酸,分子成为C7H16NO3,后又经广泛的[[生物]]和药物研究,1948年Fraedel发现肉碱是黄拟谷盗甲虫(Tenebrio molitor)体内及幼虫生长发育过程中需要的一种[[生长因子]],称之为维生素Bt。1958年,Friz发现了肉碱在[[哺乳动物]]脂肪酸代谢中的主导作用。80年代以后,国内外开始在这方面展开研究。 == 分类和性质 == 肉碱有左旋(L-型)和右旋(D-型)两种异构体。[[L-肉碱]]为天然成分,存在于[[厌氧菌]]、植物和动物组织中,一般动物组织中的含量高于植物组织。D-型和DL-型(外消旋)肉碱均为人工合成物,无生物活性,且D-型可以抑制L-型的生理活性。FDA(美国食品与药物管理局)规定:[[L-肉碱]]为食品添加剂,D-型和DL-型肉碱不属于GRAS(一般公认安全)物质。 == 生物合成 == 大多数动物都能自身合成肉碱,以[[赖氨酸]](lys)(提供碳链)和[[蛋氨酸]]Met(提供甲基)为原料,在[[肝]]、[[肾]]、[[脑]]等组织中合成。在动物组织中,一分子[[赖氨酸]]合成一分子肉碱,[[赖氨酸]]缺乏会导致机体内肉碱合成降低。[[蛋氨酸]]主要提供甲基,[[L-肉碱]]与[[蛋氨酸]]的克当量比为161/3∶149,即合成1克[[L-肉碱]]需2.78克[[蛋氨酸]]。因而在理论上,在饲料中每添加1克[[L-肉碱]]可节约2.78克[[蛋氨酸]]。 == 吸收 == 根据试验口服[[L-肉碱]]30分钟后,有50—80%在[[小肠]]内主动吸收,被吸收的[[L-肉碱]]有50%以乙酰形式或游离形式进入[[血液]],然后由血液进入各组织器官。体内不同组织[[细胞]]对肉碱的吸收速率是不同的。其中[[肾脏]]对肉碱的吸收最快,其次为[[肝脏]],[[肌肉]]的吸收最慢,其最大吸收速度也只有[[肝细胞]]的1/1000。组织细胞对肉碱的不同结构表现出不同的亲和力,[[肾脏]]和[[心脏]]对L-型的吸收快于D-型,但[[肝细胞]]和[[附睾]]对D-型和L-型的吸收速度相近。组织细胞的大小也影响其吸收过程,心脏细胞在增长过程中,其[[L-型肉]]碱浓度可由2umol/L升到100umol/L,吸收速度提高50%。 == 代谢 == 实验证明,肉碱的转移形式为游离肉碱,在[[肝细胞]]中酰基肉碱的释放速度要大于肉碱的释放速度。研究发现,[[L-肉碱]]、[[D-肉碱]]同时注射到大鼠体内,经过4h[[尿]]中浓度分别为47%和10%,24h后浓度分别为71%和16%,表明L-肉碱在体内的转移比D-肉碱快。 正常动物都是通过[[尿]]排泄的,少数哺乳动物可由乳汁分泌排泄出。如奶牛奶中肉碱含量达0.1-0.5mmol,山羊中达0.1mmol,绵羊奶中接近1mmol,人类奶中可达0.05mmol。 == 生理生化作用 == 动物体内的能量主要来源于[[脂肪]]和碳水化合物的氧化,而脂肪氧化供能是动物体内能量的重要来源。[[心脏]]所需的能量几乎全部来源于脂肪酸。而脂肪酸是不能直接通过[[线粒体]]内膜进入线粒体进行β-氧化的,只有以酰基肉碱的形式才能够进入。因此肉碱作为脂肪酸尤其是长链脂肪酸进行β-氧化的载体对其氧化供能的速度起着决定性的作用,肉碱的浓度越高,[[脂肪]]的氧化速度越快,呼吸商增加,基础代谢率提高,同时脂肪能量的利用也越高(Kenpen等,1993,1995)。 另外,肉碱还可调节[[线粒体]]内乙酰CoA与CoA的正常比率,保证正常的能量代谢以及为瞬时运动提供能量;排除体内过量的或非生理性的酰基团,清除固体肉碱基团积累而造成的代谢毒性,提高[[免疫力]];参与Leu、lle、Val等支链氨基酸的代谢等生理作用。 == 毒性 == 肉碱的毒性研究已表明:肉碱为相对无毒物,与氨基酸的毒性相近(seinh等)。对动物的实验表明,肉碱的缺乏会导致生长阻滞、[[脂肪]]代谢下降,[[脂肪]]沉积增加而导致[[脂肪肝]]等症状<ref>[http://www.feedtrade.com.cn/aquatic/fish/200104/20010425141300.html 肉碱在鱼类营养中的研究进展] </ref>。 == 缺乏症 == [[卡尼丁缺乏症]],又称[[原发性肉碱缺乏症]](PCD),是一种罕见的隐性遗传病,属于肉碱缺乏症的一种,因脂酰肉碱转位酶(简称肉碱)基因突变而引起,患者身体缺乏细胞内负责脂肪运输的卡尼丁,当身体燃烧[[脂肪]]产生能量时,脂肪酸积聚[[细胞]]内,无法正常运送;患者通常在1岁前发病,即使活到4、5岁亦会出现[[心脏病]]。病发时会昏迷,严重者会导致[[猝死]]。近年有研究认为这是造成婴儿[[猝死]]的重要原因,但因婴儿猝死后多列作死因不明的个案,令该病未受足够关注。 有这种遗传病的家庭父母一般都没有明显病征,而患病的儿童可能在婴儿时期(一般在一岁前)出现急性病征,包括不省人事、[[低血糖]],严重者会导致[[猝死]]。病童亦会出现发心脏肌肉病变。 === 发病机理 === 机体内,肉碱通过[[细胞膜]]上肉碱转运蛋白的转运进入细胞内,肉碱转运蛋白存在于[[心肌]]、[[骨骼肌]]、[[小肠]]、[[肾小管]]、皮肤成纤维细胞及[[胎盘]]等组织[[细胞膜]]上,其编码基因SLC22A5突变导致肉碱转运蛋白无法定植于细胞膜上或功能区不同程度受损,肉碱不能被转运至细胞内,通过肠道吸收的肉碱减少,体液中游离肉碱相应减少。同时[[肾小管]]肉碱重吸收障碍致尿液肉碱排泄增加、[[血浆]]肉碱水平降低,[[细胞]]内肉碱更加缺乏。 肉碱的主要功能是协助长链脂肪酸转运进入[[线粒体]]内参与β氧化,肉碱缺乏导致长链脂肪酸不能进入线粒体而在[[细胞质]]中蓄积,同时脂肪酸氧化代谢途径能量生成减少,并间接影响[[葡萄糖]]有氧氧化、糖异生、酮体生成等其他代谢途径,进而出现一系列生化异常及脏器损害,尤其当需要脂肪酸作为主要能量来源时,组织不能得到足够能量,而脂质等有毒物质大量蓄积,导致脏器损害。 ==== 基因突变 ==== 肉碱转运体OCTN2的编码基因为SLC22A5,定位于常染色体5q31,由10个外显子组成。编码基因SLC22A5突变导致肉碱转运蛋白无法定植于细胞膜上或功能区不同程度受损。已报道的突变位点涉及外显子1-9及内含子3、7和8。有研究发现突变最频繁的编码区为外显子。大多数突变影响OCTN2的跨膜区及细胞内环路。 ==== 心脏损伤机制 ==== 患儿常见的心肌损害有心室扩大、[[心肌肥厚]]、心功能下降甚至衰竭、[[心律失常]]等。发病机制主要与能量缺乏和脂肪酸等的毒性作用有关。正常心肌能量供应的60%-90%来自脂肪代谢,肉碱缺乏导致细胞能量不足,引起[[心肌]]收缩力降低,促进心肌重构,而脂肪酸的堆积加速了心肌不可逆的损伤过程。且游离脂肪酸可改变心肌细胞电活动导致[[心律失常]]。[[心肌]]脂肪酸代谢障碍导致主要能量来源由脂肪酸向葡萄糖转变,尤其在心肌细胞缺血缺氧时,能量代谢以无氧酵解为主,心肌细胞内ATP和磷酸肌酸生成更少,H<sup>+</sup>增多,加重心肌细胞结构和功能损害。 ==== 骨骼肌损伤机制 ==== 骨骼肌受累的患儿常表现为[[肌无力]]、肌张力减退、运动不耐受或肌痛等,血中肌肉型肌酸激酶升高,肌肉活检显示肌纤维内大量脂滴沉积。损害机制与供能不足及脂质沉积有关。对于持续时间较长的低到中等强度的运动,长链脂肪酸是能量的主要来源。[[骨骼肌]]细胞内肉碱缺乏导致[[线粒体]]脂肪酸氧化障碍,不能提供机体运动所需的能量,导致运动强度和耐力下降,抗疲劳能力减退。而肌痛可能与脂肪酸及代谢中间产物蓄积有关。 ==== 肝脏损伤机制 ==== 肝脏不同于其他组织,[[肝细胞]]具有单独的低亲和力的肉碱转运体,故损伤较[[心脏]]及[[骨骼肌]]少见。患儿主要表现为肝肿大、肝酶升高。其机制与肝脏脂肪变性有关。当血浆肉碱极度缺乏,影响到被动扩散进入[[肝细胞]]的肉碱量时,肝脏脂肪酸代谢障碍,蓄积的游离脂肪酸在[[内质网]]中合成的[[甘油三酯]]增多,[[血脂]]升高的同时,[[肝细胞]]发生脂肪变性。肝内过多的脂肪酸的毒性作用直接介导肝脏损害的进展,诱导肝细胞凋亡,下调其增殖能力,并增加对内毒素的易感性。此外,肝脏受损使其合成肉碱的能力减退,进一步造成机体肉碱缺乏,而[[肝细胞]]再生所需能量供应不足,导致损伤更加恶化。另外,肝脏受损使[[酮体]]生成及糖异生减少,长期饥饿或糖供应不足时,葡萄糖耗尽后不能得到内源性补充,导致严重的[[低血糖]],大脑缺乏[[葡萄糖]]及[[酮体]]的能量供应,使功能受损,出现[[意识障碍]]。 ==== 其他损伤机制 ==== 部分患儿有[[腹痛]]、[[腹泻]]、[[胃食管反流]]等消化道症状,机制可能与胃肠道粘膜脂质沉积有关,且胃肠道高度依赖脂肪酸β-氧化供能。[[高氨血症]]可能由于脂酰CoA蓄积造成尿素循环的酶表达受到抑制所致。部分PCD患者[[贫血]],可能因为肉碱参与[[红细胞]]的代谢,有稳定红细胞膜、增加渗透阻力的作用。 === 临床表现 === PCD患者无明显性别差异,可于任何年龄发病,2-6岁常见,临床表型及首发症状各异,病情轻重及进展速度不一;也有患者终身不发病但存在急性发作及[[猝死]]的风险。常见的诱因有:长时间禁食、饥饿、劳累、[[感染]]、手术、[[创伤]]等。[[感染]]、饥饿等应激状态可诱发PCD患儿出现急性能量代谢障碍危象,表现为低酮型[[低血糖]]症。该症常发生在2岁以前,表现为拒食、[[嗜睡]]等。若未及时诊治,可进而表现为[[昏迷]]、脑神经系统受损,甚至[[猝死]]。实验室检查除发现[[低血糖]]、低血酮外,[[代谢性酸中毒]]、高血氨也较常见,部分患儿有肝功能异常,可被误诊为[[Reye综合征]]。 1、对[[心血管]]系统的影响可表现为:[[贫血]]、心室扩大、[[心肌肥厚]]、心功能下降甚至衰竭、[[心律失常]]等。 2、对[[骨骼肌]]的影响可表现为:[[肌无力]]、肌张力减退、运动不耐受或肌痛等。 3、对[[肝脏]]的影响可表现为:肝脏肿大、[[脂肪肝]]、肝酶升高。 4、对[[消化系统]]影响可表现为:[[腹痛]]、[[腹泻]]、[[胃食管反流]]、[[呕吐]]等。 5、其他临床表现如[[低血糖]]、[[嗜睡]]、[[昏迷]]、[[癫痫]]等。 === 治疗 === ==== 原则 ==== PCD患者应注意预防[[低血糖]]、避免饥饿、多餐饮食、避免长时间运动。一般无特殊饮食要求,但有学者通过PCD动物模型研究发现,低脂饮食,尤其是限制长链脂肪酸摄入,有助于改善心肌肥厚。对于病情危重的PCD患者,应积极对症支持治疗(如保肝、强心等)。 ==== 左旋肉碱治疗 ==== [[左旋肉碱]]的治疗剂量需根据个体血肉碱浓度变化和病情程度而进行调整,急性期,100-400mg/(kg·d),静脉滴注;稳定期,100-300 mg/(kg·d),口服。一般分2-3次用药,以维持血肉碱水平的稳定。该治疗方法副作用少,大剂量可能引起[[腹泻]]、[[恶心]]等胃肠道不适,通常减少剂量改善不良反应后再逐步增至治疗剂量。现认为,PCD患者需终身服用[[左旋肉碱]]。有停药后血浆肉碱浓度迅速下降、反复[[Reye综合征]]样发作、甚至[[猝死]]的报道。对于无症状的PCD患者,补充[[左旋肉碱]],可有效预防发病及猝死。 ==== 对症处理 ==== 对于病情危重的PCD患者,还应积极对症支持治疗。 1)急性能量代谢危象时,应立即开通静脉给予足量[[葡萄糖]],积极纠正[[酸中毒]](5%碳酸氢钠)。 2)[[心律失常]]时,给予抗心律失常药物,必要时进行电复律,甚至手术植入心脏复律除颤器。 3)急性心衰时,联合[[洋地黄]]、[[利尿剂]]、[[β受体阻滞剂]]、[[ACEI]]等药物治疗。 4)严重[[贫血]]时,应予[[输血]],并补充铁剂。 ==== 合并高乳酸血症的处理 ==== 合并高乳酸血症的患者在治疗过程中避免静脉输注葡萄糖,予高蛋白质、低碳水化合物饮食,减少饮食中的长链脂肪酸、增加中链脂肪酸,防止和纠正[[低血糖]]的发生,积极纠正[[酸中毒]],予[[左旋肉碱]]及对症支持治疗<ref>[http://wenku.baidu.com/view/253deec94693daef5ef73dd4.html 原发性肉碱缺乏症(总结)]</ref>。 == 参考资料 == {{Reflist}} [[分类:类氨基酸]][[分类:减肥]][[分类:卡尼丁缺乏]]
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