肉堿的多重健康作用與安全風(fēng)險,一文解讀
肉堿,也被稱為肉毒堿或維生素Bт,是一種具備多種重要生理功能的類氨基酸化合物。
1905年,俄國科學(xué)家Gulewitsch和Krimberg在肌肉抽提物中首次發(fā)現(xiàn)了左旋肉堿(L-肉堿,L-carnitine),其命名源于拉丁文中的“caro”和“carnis”,意為肌肉。1927年,Tomita和Sendju進(jìn)一步闡明了L-肉堿的化學(xué)結(jié)構(gòu)。隨后,在1947年,美國科學(xué)家Fraenkel發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)對于大黃粉蟲的生長至關(guān)重要,因此將其命名為維生素Bт。到了1952年,Carter等人證實了維生素Bт實際上就是L-肉堿。1958年,F(xiàn)ritz的研究進(jìn)一步揭示了L-肉堿在哺乳動物脂肪酸代謝(β-氧化)中的輔助作用。自1973年Engel報道首例人類肉堿缺乏癥并成功使用L-肉堿進(jìn)行臨床治療以來,L-肉堿的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。如今,它已成為一種重要的食品營養(yǎng)強化劑,在醫(yī)藥、保健品和食品等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
生物學(xué)作用
L-肉堿在生物學(xué)上扮演著至關(guān)重要的角色。它不僅在肌肉抽提物中被首次發(fā)現(xiàn),還進(jìn)一步被證實對于大黃粉蟲的生長至關(guān)重要,甚至被譽為維生素Bт。隨著研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)L-肉堿在哺乳動物脂肪酸代謝中扮演著輔助角色,尤其是在β-氧化過程中。此外,L-肉堿還廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、保健品和食品等多個領(lǐng)域,成為一種不可或缺的食品營養(yǎng)強化劑。
脂肪酸代謝的載體
L-肉堿在脂肪酸代謝過程中充當(dāng)著不可或缺的角色,被譽為脂肪酸代謝的載體。在哺乳動物的能量代謝中,尤其是β-氧化階段,L-肉堿發(fā)揮著至關(guān)重要的輔助作用。這種物質(zhì)不僅對大黃粉蟲的生長具有顯著影響,還在醫(yī)藥、保健品和食品等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用價值。
L-肉堿在脂肪酸代謝中扮演著至關(guān)重要的角色,它能夠以脂酰肉堿的形式,將長鏈脂肪酸從線粒體膜外轉(zhuǎn)移到膜內(nèi),從而促進(jìn)脂肪酸的β-氧化和三羧酸循環(huán)。這一過程會產(chǎn)生三磷酸腺苷(ATP),為機體的各項代謝活動提供必需的能量。同時,L-肉堿還可以作為載體,將線粒體內(nèi)的短鏈?;ㄈ缫阴?、丙酰、支鏈酰等)以?;鈮A的形式運送至膜外,這樣不僅調(diào)節(jié)了線粒體內(nèi)的?;?CoA/COA的比例,還為細(xì)胞質(zhì)中的脂肪酸合成提供了必要的乙?;?。
值得注意的是,L-肉堿上的β-OH在溶液中通常保持不解離的狀態(tài)。當(dāng)長鏈脂肪酸需要穿越線粒體膜以產(chǎn)生能量時,L-肉堿的β-OH會與被激活的脂肪酸(酯酰輔酶A復(fù)合物)在肉堿酯?;D(zhuǎn)移酶(carnitine acetyltransferase, CAT)的催化下發(fā)生反應(yīng),生成高能量的酯?;鈮A。隨后,酯?;鈮A會將脂肪酸轉(zhuǎn)運至線粒體基質(zhì)內(nèi)的氧化位點,再通過轉(zhuǎn)移給CoA轉(zhuǎn)變?yōu)轷ヵ;鵆oA,進(jìn)而啟動β氧化過程,釋放出能量。
一項為期10天、涉及10位健康成年人的研究顯示,每日口服1克L-肉堿可以顯著提高體內(nèi)血清L-肉堿的水平,并增強長鏈脂肪酸的氧化能力?;谶@些發(fā)現(xiàn),學(xué)者們提出,通過口服L-肉堿增加肌肉中的肉堿濃度,可以加速脂肪酸的氧化過程,從而有助于減少體內(nèi)脂肪的積累。這一觀點在配合有氧運動和低熱量膳食的減肥實踐中得到了驗證。
然而,酶促反應(yīng)動力學(xué)的研究也指出,人體肌肉在靜態(tài)時已含有充足的游離肉堿,這足以激活肉堿棕櫚?;D(zhuǎn)移酶Ⅰ(CPT-1),使其發(fā)揮最大活性。因此,對于健康人群而言,僅通過口服L-肉堿而缺乏運動和膳食能量的控制,可能無法實現(xiàn)減體重的目標(biāo)。此外,還有研究顯示,運動員在運動前口服6克L-肉堿可以提升有氧運動耐力、延緩運動疲勞,而低劑量如2克則效果不明顯。
然而,截至2011年,尚無充分證據(jù)證明L-肉堿能夠更迅速地幫助恢復(fù)運動后的肌肉疲勞、促進(jìn)骨骼肌組織的修復(fù),或提升耐力能力(EFSA, 2011)。
2. L-肉堿作為嬰兒的必需營養(yǎng)物質(zhì)
L-肉堿,這一備受關(guān)注的營養(yǎng)補給品,在嬰兒成長過程中扮演著不可或缺的角色。它不僅對嬰兒的健康成長至關(guān)重要,還是一種嬰兒必需的營養(yǎng)物質(zhì)。然而,盡管L-肉堿在嬰兒營養(yǎng)領(lǐng)域具有重要意義,但截至2011年,其對于運動后肌肉疲勞恢復(fù)、骨骼肌組織修復(fù)以及耐力提升的具體效果,尚缺乏充分證據(jù)支持(EFSA, 2011)。
嬰兒的L-肉堿合成能力相對較弱,其速度僅為成人的20%左右,且體內(nèi)儲存量有限。因此,他們主要依賴外源性L-肉堿來維持血液中的L-肉堿水平。隨著嬰兒的快速發(fā)育,他們對能量和脂肪的需求急劇增加,這也導(dǎo)致了對L-肉堿的更大需求。若膳食中缺乏L-肉堿,將影響嬰兒對脂肪的利用,進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的代謝紊亂,最終可能損害嬰兒的發(fā)育,造成肌肉無力和感覺遲鈍等問題。
對于足月嬰兒來說,母乳是獲取足夠L-肉堿的重要來源,因為母乳中的肉堿濃度可達(dá)到60~70nmol/mL,足以滿足嬰兒的代謝需求。然而,早產(chǎn)兒和初生嬰兒體內(nèi)的L-肉堿水平較低,因此需要額外的補充。
值得注意的是,食用不含L-肉堿的配方乳的嬰兒,其血漿中的肉堿濃度可能會降至0.8~2.4mg/L(正常范圍為4.8-9.7mg/L)。因此,對于6月齡內(nèi)的人工喂養(yǎng)嬰兒,必須補充適量的L-肉堿。此外,接受腸道外營養(yǎng)或以大豆蛋白為基礎(chǔ)的配方乳喂養(yǎng)的早產(chǎn)兒和新生兒,也需要確保獲得足夠的L-肉堿補充,以確保他們的正常發(fā)育。
3. 其他因素
除了上述提到的L-肉堿合成能力較弱和需求急劇增加外,還有其他一些因素也可能影響到嬰兒對L-肉堿的需求。例如,嬰兒的生長發(fā)育速度、膳食攝入情況以及腸道微生態(tài)等,都會對L-肉堿的代謝和需求產(chǎn)生影響。因此,在評估嬰兒的L-肉堿狀況時,需要綜合考慮這些多方面因素。
許多慢性病患者,如心臟病、高血脂癥、腎病、肝硬化以及營養(yǎng)不良的患者,他們的體內(nèi)L-肉堿水平往往較低(Steiber, 2004)。心臟作為身體的重要器官,其60%~80%的能量來源于有肉堿參與的代謝。L-肉堿在分解脂肪、降低血脂的同時,還能增加心肌的能量,這為心臟提供了雙重保護(hù)。此外,研究還發(fā)現(xiàn),L-肉堿能夠降低老年人血液中的甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)的水平,而且口服乙酰L-肉堿超過24周后,還可以起到降低血壓的作用。
型糖尿病患者口服L-肉堿后,其Ox-LDL-C水平會顯著降低(Malaguarmera,2009)。此外,L-肉堿還能幫助降低空腹血糖和LDL-C水平(Vidal-Casariego, 2013)。在一項隨機對照試驗中,74名平均年齡為48歲的非酒精性脂肪肝患者,在接受為期24周的L-肉堿(2g/d)補充后,他們的肝功能指標(biāo)、血脂水平以及血糖和胰島素抵抗等均得到了顯著改善(Malaguarnera, 2010)。
進(jìn)一步的研究顯示,L-肉堿在急性心梗的治療中也有顯著效果。Meta分析發(fā)現(xiàn),使用L-肉堿治療的急性心梗患者,在為期2個月的隨訪中,其總死亡率降低了27%,室性心律失常減少了65%,同時有40%的患者心絞痛癥狀得到了改善(Dinicolantonio, 2013)。此外,對于腎透病人來說,補充L-肉堿也是有益的(Hurot JM,)。
此外,L-肉堿在多種疾病的治療中均顯示出潛在的應(yīng)用價值。例如,它已被證實能夠有效改善不育癥患者的生育能力,同時對于HIV感染和ADIS等病癥也有一定的治療作用。雖然這些方面的研究尚不全面,但已足夠引起人們對L-肉堿在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中更多可能性的關(guān)注。
過量攝入L-肉堿可能帶來的危害與毒性
L-肉堿作為一種重要的營養(yǎng)補充劑,在多種疾病治療中展現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價值。然而,過量攝入L-肉堿也可能帶來一系列的危害與毒性問題。雖然相關(guān)研究尚不全面,但已有跡象表明,過量攝入L-肉堿可能對肝臟、腎臟等器官造成損害,甚至可能引發(fā)一些嚴(yán)重的健康問題。因此,在使用L-肉堿時,務(wù)必遵循適量的原則,以確保其安全有效地發(fā)揮其益處。
動物毒理試驗和致突變性研究均表明,即使給予動物極高劑量的L-肉堿,也未觀察到明顯的遺傳、毒性、生殖毒性和致突變效應(yīng)(Bain, 2005)。然而,在人類中的研究顯示,過量補充L-肉堿可能導(dǎo)致體臭、胃腸不適,以及惡心、嘔吐、腹部絞痛和腹瀉等癥狀(National Institutes of Health, 2013)。
L-肉堿在食物中的主要來源包括畜肉、禽肉、魚類以及乳制品,其中乳制品中的L-肉堿主要集中在乳清部分。值得注意的是,肉類中肉堿的含量與其顏色密切相關(guān),通常肉色越紅,肉堿的含量也越高。而谷類食物中L-肉堿的含量則相對較低。
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