Cos’è la carnitina e qual è la sua funzione?
La carnitina è un aminoacido a catena corta, presente nei tessuti animali e, in misura minore, nei vegetali.
La L-carnitina viene sintetizzata dall’organismo stesso per ottenere energia; essa trasporta gli acidi grassi verso le cellule muscolari e ne avvia il processo di ossidazione.
Per questo motivo, la L-carnitina è sempre più utilizzata da coloro che desiderano perdere i chili di troppo ed acquisire maggiori livelli di resistenza ed energia durante gli allenamenti.
Gli atleti che si allenano in maniera intensa non possono che apprezzarne gli effetti, soprattutto in termini di capacità rigenerative.
La carnitina viene sintetizzata a livello renale ed epatico, a partire da due aminoacidi (Metionina e Lisina) ed in presenza di Vitamina B6, Niacina, Ferro e Vitamina C.
Grazie a questa sostanza, gli acidi grassi vengono trasformati in energia mediante un processo organico definito di Beta-Ossidazione.
In virtù delle sue caratteristiche, la carnitina viene impiegata come integratore alimentare sia in ambito sportivo che medico.
Come viene sintetizzata?
L’organismo umano, in assenza di particolari alterazioni genetiche o gravi malattie, è in grado di sintetizzare autonomamente la carnitina. Ciascuno di noi produce in media 1,2 μmol / die / kg di carnitina, che corrisponde al 25% del fabbisogno giornaliero.
La sintesi avviene nel substrato TML (6-N-trimetillisina), derivato a sua volta dal processo di metilazione della lisina. Il substrato TML viene idrossilato e trasformato in idrossitmetililina (HTML) in presenza di ferro e acido ascorbico.
L’idrossitmetililina viene quindi scissa dall’aldolasi producendo glicina e 4-trimetilamminobutirraldeide (TMABA).
Quest’ultimo prodotto viene successivamente deidrogenato in gamma-butirrobetaina, che a sua volta viene idrossilata in presenza di ferro dalla gamma butirrobetaina idrossilasi, producendo L-carnitina.
Concentrazione di carnitina nell’organismo
Engel e Rebouche furono i primi medici a studiare la concentrazione degli enzimi di carnitina nei tessuti umani. I due studiosi scoprirono che:
- Nel fegato, nei muscoli, nel cuore, nei reni e nel cervello sono presenti concentrazioni maggiori di TMLD attiva
- Il fegato vede una maggiore attività di HTML
- All’interno del fegato e dei reni, la percentuale di ossidazione del TMABA è più elevata; nel cuore, nel cervello e nei muscoli, invece, i livelli di ossidazione del TMABA sono moderati
I risultati ottenuti indicano come ciascuno dei tessuti sottoposti ad analisi abbia la capacità di trasformare il TML in butirrobetaina, mediante il trattenimento degli enzimi necessari.
Tuttavia, fatta eccezione per il fegato, il cervello e i reni, non tutti gli organi sono in grado di convertire la butirrobina in carnitina.
Fisiologia
La carnitina garantisce il trasporto e l’attivazione degli acidi grassi all’interno dei mitocondri.
Tali acidi grassi, rilasciati nel sangue, tendono a legarsi con l’albumina sierica (una molecola di trasporto), che li conduce fin nel citoplasma cellulare (muscolo scheletrico, cuore ed altre cellule), nel quale vengono impiegati per produrre energia.
Gli acidi grassi che hanno accesso alla matrice mitocondriale devono essere formati da un minimo di 14 atomi di carbonio, in modo da poter attivare la beta (β) ossidazione e quindi produrre ATP.
Il processo appena descritto prende il nome di “shuttle della carnitina”.
La reazione iniziale del processo annovera due fasi consecutive:
Gli isoenzimi dell’acil-CoA sintetasi situati nella membrana esterna del mitocondrio attivano gli acidi grassi promuovendo la formazione di un legame tra il gruppo tiolico del coenzima A e quello carbossilico degli acidi grassi, allo scopo di produrre grassi acil-CoA.
PRIMA FASE DELLA REAZIONE
Durante lo step iniziale, l’acil-CoA sintetasi genera un gruppo pirofosfato (PPi) e un grasso intermedio acil-adenilato. Il primo viene idrolizzato immediatamente, attraverso un processo chimico detto pirofosfatasi inorganica.
La caratteristica principale di questa reazione sta nel fatto che è altamente exergonica (i processi exergonici prevedono la creazione di un flusso di energia positivo dal sistema all’ambiente circostante) e quindi in grado di ottimizzare la reazione.
In seguito, il gruppo tiolico del coenzima citosolico A interviene sul gruppo acil-adenilato, spostando l’AMP e formando l’acil-CoA grasso tioestere.
SECONDA FASE DELLA REAZIONE
Durante il secondo step della reazione, gli acidi grassi destinati all’ossidazione vengono trasportati da una proteina definita “carrier” verso la matrice.
Questo processo è reso possibile dalla presenza di un enzima noto come carnitina aciltransferasi 1, situata sulla membrana mitocondriale esterna.
Il processo in questione causa la formazione di un estere grasso acil-carnitina, che in un secondo momento si diffonde fino a raggiungere la matrice mitocondriale attraverso il trasporto garantito dal co-trasportatore acil-carnitina / carnitina, a sua volta situato all’interno della membrana mitocondriale.
Questo co-trasportatore cede una molecola di carnitina allo spazio situato all’interno della membrana, spostando la molecola di acil-carnitina nella matrice.
TERZA FASE DELLA REAZIONE
Durante la terza ed ultima fase della reazione, il gruppo acile grasso si sposta dalla acil-carnitina grasso al coenzima intra-mitocondriale A-Acido-CoA grasso rigenerante, cedendo una molecola di carnitina, che resta libera.
Questa molecola viene poi trasportata all’interno della membrana mitocondriale dal medesimo co-trasportatore, mentre l’acil-CoA grasso subisce un processo di ossidazione attraverso il quale avviene la produzione di ATP.
Beta ossidazione degli acidi grassi
Come abbiamo potuto appurare, gli acidi grassi vengono trasportati verso la matrice mitocondriale grazie alla mediazione della carnitina, che ne regola la velocità di ossidazione.
INIBIZIONE
Nei casi di iperglicemia e quando le scorte di glicogeno appaiono sature, il fegato dà inizio ad un processo detto lipo-sintesi, durante il quale avvia la produzione di trigliceridi e acidi grassi utilizzando il glucosio in eccesso.
Grazie a questo sistema, la concentrazione di malonil-CoA tende ad aumentare, causando l’inibizione della carnitina aciltransferasi 1. Ciò impedisce l’ingresso degli acidi grassi all’interno della matrice mitocondriale nella quale deve avvenire la beta ossidazione.
Pertanto, tale inibizione non consente il consumo degli acidi grassi.
ATTIVAZIONE
La necessità di ossidare gli acidi grassi utilizzati per la produzione di ATP fa sì che si attivi il processo descritto poc’anzi, favorito dalla presenza di carnitina.
Durante il digiuno o un’attività motoria particolarmente stressante, le concentrazioni di ATP diminuiscono drasticamente, lasciando il posto ad AMP e ADP, sostanze in grado di causare l’attivazione della cosiddetta protein-chinasi, a sua volta favorita dalla presenza di AMP.
Fattori di trascrizione
Uno dei principali fattori di trascrizione del processo è il recettore alfa, a sua volta attivato dal proliferatore del perossisoma (PPARα).
Tale recettore agisce direttamente all’interno dei muscoli, del fegato e del tessuto adiposo, attivando un gruppo di geni senza i quali l’ossidazione degli acidi grassi sarebbe impossibile.
Subiscono lo stesso processo di ossidazione anche l’acido grasso acil-CoA deidrogenasi e i trasportatori di acidi grassi carnitina aciltransferasi 1 e 2.
Il proliferatore del perossisoma funziona esattamente come un qualsiasi fattore di trascrizione. Si attiva in due diverse situazioni:
- Quando l’organismo registra una maggior richiesta di energia causata dal catabolismo lipidico, per esempio in fase di digiuno
- Al livello del cuore, durante il processo di transizione dal metabolismo fetale a quello neonatale. Se nel feto, infatti, le fonti di energia sono costituite da lattato e glucosio, all’interno del cuore neonatale, il combustibile principale è rappresentato dagli acidi grassi, i quali necessitano della presenza del PPARα, in grado di attivare un gruppo di geni essenziali al metabolismo degli stessi acidi grassi
Difetti metabolici relativi all’ossidazione degli acidi grassi
Al momento, sono note circa venti anomalie genetiche relative al corretto trasporto e all’ossidazione degli acidi grassi.
Se tali difetti non consentono lo svolgimento del processo di ossidazione degli acidi grassi, l’acil-carnitina finisce inevitabilmente per accumularsi nei mitocondri, quindi viene trasferita nel circolo ematico.
Mediante la spettrometria di massa tandem è possibile controllare i livelli di acil-carnitina nel sangue dei neonati analizzando un piccolo campione di sangue.
Quando la beta ossidazione non riesce a compiere il suo dovere a causa di una patologia, di un difetto metabolico o di livelli troppo bassi di carnitina, viene sostituita dalla omega (ω) ossidazione.
Si tratta di una via alternativa, anch’essa in grado di attivare l’ossidazione degli acidi grassi e la produzione di energia; ha luogo nel reticolo endoplasmatico dei reni e del fegato.
Il processo induce l’ossidazione del carbonio omega, che è quello più lontano dal gruppo carbossilico. Nella beta ossidazione, invece, il processo avviene all’estremità del gruppo carbossilico dell’acido grasso, all’interno dei mitocondri.
La L-carnitina e la sua utilità
La L-carnitina è un aminoacido impiegato anche come integratore alimentare. Il suo utilizzo dipende soprattutto dal ruolo biologico che possiede nel processo di ossidazione degli acidi grassi e nella produzione di ATP. Il successo riscosso dagli integratori a base di L-carnitina è legato soprattutto ai seguenti fattori:
- facilita l’uso degli acidi grassi a catena lunga da parte dei mitocondri, all’interno dei quali subiscono un processo di ossidazione volto a produrre energia
- mantiene inalterato il rapporto AcetilCoA/CoA nelle cellule, migliorando la conversione del lattato e del piruvato in AcetilCoA. Inoltre, è in grado di espletare un’azione antiossidante indiretta, soprattutto sulle cellule ad elevato metabolismo, come quelle muscolari e cardiache
La L-carnitina viene utilizzata da molti anni in diversi ambiti. Da qualche tempo, gli integratori a base di L-carnitina vengono prescritti anche ai pazienti che lamentano patologie cardiologiche (tra i prodotti maggiormente raccomandati figura Carnitene®).
La carnitina viene impiegata in ambito cardiologico in virtù delle sue proprietà vaso e cardio protettive e della sua capacità di abbassare i livelli di lipidi nel sangue, garantendo una netta riduzione delle concentrazioni di trigliceridi.
Contestualmente, la L-carnitina ha dimostrato di essere in grado di aumentare la disponibilità di colesterolo HDL.
Secondo studi recenti, l’uso di un supplemento a base di L-carnitina sarebbe fondamentale anche nei pazienti che lamentano deficit primari e secondari di carnitina, oltre che nelle persone affette da malattie neuro-degenerative (in questo caso è consigliato soprattutto l’uso di Acetil-L-Carnitina).
Malgrado le poche evidenze scientifiche, assumere un supplemento a base di L-carnitina parrebbe giovare anche agli sportivi, essendo questa sostanza in grado di potenziare le riserve energetiche e migliorare le performance atletiche.
In quali alimenti è contenuta la carnitina?
La carnitina è presente soprattutto nella carne e nei prodotti caseari. La fonte più importante di carnitina è la carne di manzo, seguita dal latte intero e da alcuni tipi di pesce azzurro.
Anche il Tempeh (semi di soia fermentati) e l’avocado sono discrete fonti di carnitina. Diamo un’occhiata ai valori medi di carnitina presenti nei vari alimenti d’uso comune.
Alimento Milligrammi di carnitina (mg)
Bistecca di manzo 113 grammi 56-162
Carne macinata cotta 113 grammi 87-97
Merluzzo cotto 113 grammi 4-7
Latte intero 240 millilitri 8
Petto di pollo 113 grammi 3-5
Gelato alla frutta 120 grammi 3
Formaggio vaccino 57 grammi 2
Pane bianco 57 grammi 0,2
Asparagi 120 grammi 0,1
La carnitina presente negli alimenti viene assorbita quasi interamente dall’intestino tenue. Ma qual è il fabbisogno giornaliero di carnitina?
Una persona del peso di circa 75 kg dovrebbe assumere 100 / 180 milligrammi di carnitina al giorno, a seconda dell’eta, del sesso e delle attività svolte.
Coloro che seguono una dieta vegana ne introducono circa 10 / 12 milligrammi al dì, un valore ben lontano da quello indicato da medici e nutrizionisti.
Tuttavia, considerata la capacità dell’organismo di produrla per conto proprio (più del 90% della carnitina in circolo è di origine endogena) non vi sarebbe alcuna necessità di integrarla.
In effetti, pare che le differenze di carnitina nel plasma tra vegetariani rigorosi ed onnivori non abbiano alcun significato clinico.
Le diete vegetariane e vegane povere di carnitina, non hanno quasi nessun effetto sul contenuto globale di carnitina, in quanto i reni riescono a conservarne a sufficienza.
Carenze di carnitina nel plasma
Considerato il fatto che la carnitina è presente nei prodotti di origine animale ed essendo questo aminoacido sintetizzato soltanto in presenza di altri due aminoacidi essenziali, coloro che seguono una dieta vegetariana o peggio, vegana, potrebbero incappare in gravi deficit di carnitina (questo è il parere di una fetta piuttosto ampia di studiosi).
Nonostante test e controlli specifici dimostrino la spiccata capacità dei reni di conservare la carnitina nel corso del tempo, mettendola a disposizione dell’organismo quando necessaria, sarebbe opportuno integrare la carnitina attraverso un supplemento dietetico.
Se nei vegetariani la concentrazione di carnitina è inferiore del 10% rispetto agli onnivori, lo stesso non si può dire per i vegani, che possiedono livelli di carnitina molto più bassi.
Proprietà ed efficacia
I risultati degli studi effettuati negli ultimi anni hanno offerto non poche certezze rispetto al ruolo e ai benefici offerti dalla L-carnitina.
Grazie alle medesime ricerche di cui è stata già fatta menzione, è stato appurato il ruolo biologico della sostanza e tutte le sue potenziali applicazioni mediche.
Tuttavia, ancora oggi non mancano le perplessità circa l’impiego della L-carnitina in alcuni ambiti, tra cui quello sportivo.
L-carnitina e deficit sistemico di carnitina
Abbiamo già accennato nei paragrafi precedenti al deficit in questione, una rarissima sindrome genetica, caratterizzata da un quadro clinico progressivo che include disturbi quali miopatia scheletrica, cardiomiopatia, iperammonemia e ipoglicemia.
In questo genere di pazienti, l’uso di L-carnitina sotto stretto controllo medico si è rivelato molto utile nel controllo della malattia e della sua progressione.
Inoltre, la L-carnitina avrebbe migliorato lo stato di salute e la qualità della vita dei pazienti affetti da tale disturbo.
La funzione cardiovascolare della L-carnitina
I risultati più interessanti riguardano l’ambito medico e l’impiego della L-carnitina per il trattamento di alcune patologie cardiovascolari.
Risultati positivi sarebbero stati osservati nei pazienti affetti da patologie vascolari periferiche, dislipidemie con aumentato rischio aterosclerotico e persino zoppia intermittente (claudicatio itermittens).
Gli stessi pazienti avrebbero ammesso anche un netto miglioramento della qualità della vita.
L-carnitina e dimagrimento
Essendo in grado di trasportare acidi grassi a catena lunga presso i mitocondri per trasformarli in energia, alla carnitina sono sempre state attribuite capacità lipolitiche. Ecco spiegato perché in passato è stata accostata spesse volte alla lotta all’obesità.
Molti studi, tuttavia, hanno accertato come tale sostanza sia incapace di indurre miglioramenti apprezzabili in termini di composizione corporea e riduzione della massa adiposa.
L-carnitina e sport
È ormai noto come l’attività fisica aerobica sia in grado di determinare un graduale incremento dei livelli ematici di acidi grassi, probabilmente favorito da una saturazione dei trasportatori mitocondriali.
Malgrado alcune indicazioni positive relative al ruolo ergogenico e quindi migliorativo della L-Carnitina sulla performance atletica, la sua efficacia in ambito sportivo non è stata ancora provata del tutto. Non mancano evidenze bibliografiche che mostrano come:
- Non siano stati mai osservati precisi effetti ergogenici in seguito all’assunzione regolare di L-Carnitina (2 grammi al dì per un periodo di almeno 7 giorni)
- Non sia mai stato osservato un miglioramento netto e significativo delle performance atletiche e delle capacità di recupero nei maratoneti
- Non siano mai stati osservati effetti ergogenici e miglioramenti delle performance in atleti impegnati in attività anaerobiche
È anche vero che agli studi appena indicati se ne contrappongono altri, secondo i quali un supplemento dietetico regolare a base di prodotti contenenti L-Carnitina apporterebbe numerosi benefici in fase di allenamento e competizione, ma soprattutto sarebbe in grado di accorciare i tempi di recupero dell’organismo in seguito ad attività particolarmente intense.
Dosi e modalità d’uso
Come va utilizzata la L-Carnitina e in che modo ottimizzarne i benefici? Secondo la letteratura scientifica non esiste alcun livello di assunzione raccomandato a tal proposito; in genere, il dosaggio medio consigliato da medici e nutrizionisti è compreso tra i 500 e i 2000 milligrammi al giorno, possibilmente suddivisi durante l’arco della giornata.
In presenza di determinate condizioni patologiche (problemi circolatori, ischemia cardiaca, etc) il dosaggio indicato dal medico può raggiungere i 15.000 milligrammi al giorno.
Effetti Collaterali
Dosi esagerate di L-Carnitina possono dar luogo a nausea, crampi addominali, vomito e diarrea. Nei pazienti a rischio, l’uso di L-Carnitina può addirittura aumentare la severità e la frequenza di taluni sintomi psichiatrici, tra cui disturbi del comportamento e senso di agitazione.
Controindicazioni
Quando non va assolutamente utilizzata la L-Carnitina? Il consumo di questo integratore è assolutamente sconsigliato nei casi di ipersensibilità al principio attivo.
Nonostante esistano solo pochi studi sperimentali in tal senso, l’uso di L-Carnitina resta sconsigliato in gravidanza e durante il periodo di allattamento.
È possibile assumere L-carnitina nel periodo pre e post gravidanza soltanto se il parere del medico è positivo, oppure in presenza di condizioni patologiche particolari.
Interazioni farmacologiche
Quali sono gli alimenti o i farmaci in grado di modificare gli effetti della L-Carnitina?
È bene accertarsi di non assumere L-carnitina in concomitanza con didanosina, stavudina, zalcitabina, acido valproico e alcuni antibiotici, in grado di compromettere le normali proprietà farmaco-dinamiche e farmaco-cinetiche della L-Carnitina.
Anche carenze importanti di Vitamina C possono contribuire all’insorgere di un deficit secondario di L-carnitina.
Precauzioni
Quali sono le indicazioni più importanti valide per tutti coloro che desiderano cominciare ad assumere L-carnitina?
L’uso di questa sostanza dovrebbe avvenire sotto la supervisione del medico, soprattutto in presenza di patologie cardiovascolari, neurologiche, psichiatriche e relative terapie farmacologiche.
Dove posso trovare il migliori integratori alimentari ad un buon rapporto qualità/prezzo?
Avendo provato numerose diete ed integratori alimentari, ho scoperto come uno dei metodi più fruttuosi per migliorare le performance atletiche, smaltire i chili di troppo ed aumentare la massa muscolare, sia abbinare un allenamento intelligente e personalizzato ad uno stile alimentare equilibrato.
A questi ho poi deciso di unire anche un integratore efficace e completamente privo di controindicazioni, perfetto per perseguire gli obiettivi che mi sono prefissato.
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AUTORE
Antonio Rozini
Sono un’appassionato di fitness, alimentazione sana e palestra che lavora e vive a Roma, la mia città natale. Avendo passato oltre un decennio a studiare il corpo umano e provare innumerevoli tipi di diete e allenamenti, ho deciso di creare questo portale con un team di esperti di supporto per condividere le nostre esperienze personali, le migliori risorse disponibili in Italia ed aiutare gli altri nel loro percorso verso una migliore versione di loro stessi.