Carnitina: Funcionamento e Aplicações Clínicas

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS 
ESCOLA SUPERIOR DE CIÊNCIAS DA SAÚDE 
BIOQUÍMICA – ESA0222 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CARNITINA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2009 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 3 
2. DADOS GERAIS ................................................................................................................... 3 
3. PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO ................................................................................ 4 
4. APLICAÇÕES CLÍNICAS .................................................................................................... 6 
5. MECANISMOS BIOQUÍMICOS .......................................................................................... 7 
6. TRATAMENTO ..................................................................................................................... 9 
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 1. 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. 
 
 
 2. 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. 
 
 
3. 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 prevenindoa 
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. 
 
 
 4. 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. 
 
 
 5. 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. 
 
 
 6. TRATAMENTO 
 
 Em determinadas condições, pode existir uma deficiência de carnitina, caracterizada 
por concentrações plasmáticae 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