L-karnitin (LC) a jeho estery se nejen účastní energetického metabolismu srdečních myocytů (zodpovědných za přenos mastných kyselin s dlouhým řetězcem z cytoplazmy do mitochondrií), ale mají i další životně důležité aktivity. Mají antioxidační a protizánětlivé účinky na různých úrovních. Bylo zjištěno, že LC je přímý antioxidant a odstraňuje již vytvořené kyslíkové radikály a také potlačuje tvorbu kyslíkových radikálů cytosolickými a membránově vázanými enzymy v důsledku tvorby komplexů s ionty železa a mědi v jejich aktivních centrech. Hlavním důvodem protektivních účinků LC je změna aktivity redox-senzitivních signálních drah, jejichž cílem jsou jaderné receptory (jsou to i genové transkripční faktory NF-kB; PPARs; Nrf2, AP1 aj.). Tyto faktory řídí aktivitu skupin genů odpovědných za přežití a odolnost buněk kardiovaskulárního systému vůči různým typům stresu, včetně oxidativního stresu, a také zabraňují smrti srdečních myocytů a endoteliálních buněk během ischemie/reperfuze a dalších patologických stavů. způsobené hypoxií. Tento přehled zkoumá řadu mechanismů zapojených do ochranných účinků LC a jeho derivátů v srdci a dalších orgánech a tkáních závislých na kyslíku.
Klíčová slova
O autorech
První moskevská státní lékařská univerzita. JIM. Sechenov
Rusko
Doktor biologických věd, profesor
První moskevská státní lékařská univerzita. JIM. Sechenov
Rusko
Doktor lékařských věd, profesor
Reference
1. Lohninger A, Pittner G, Pittner F. L-karnitin: Nové aspekty známé sloučeniny – stručný průzkum. Monatsh. Chem., 2005; 136(8): 1255-1268.
2. Surai PF. Antioxidační působení karnitinu: molekulární mechanismy a praktické aplikace. EC Veterinární věda, 2015; 2(1): 66-84.
3. Ye J, Li J, Yu Y, Wei Q, Deng W, Yu L. L-karnitin zmírňuje oxidační poškození v buňkách HK-2 prostřednictvím mitochondriální dráhy ROS. Regulatory Peptides, 2010, 161(1-3): 58-66.
4. Tebay LE, Robertson H, Durant StT, Vitale StR, Penning TrM, Dinková-Kostová AT, Haye JD. Mechanismy aktivace transkripčního faktoru Nrf2 redoxními stresory, živinami a energetickým stavem a cesty, kterými zmírňuje degenerativní onemocnění. Free Radical Biology and Medicine, 2015, 88: 108-146.
5. Seim H, Eichler K, Kleber H. L(-)-karnitin a jeho prekurzor, gama-butyrobetain. In: Kramer K, Hoppe P, Packer L, eds. Nutraceutika ve zdraví a prevenci nemocí. New York: Marcel Dekker, Inc., 2001: 217-256.
6. Todesco L, Bur D, Brooks H, Török M, Landmann L, Stieger B, Krähenbühl S. Farmakologická manipulace transportu L-karnitinu do buněk L6 se stabilní nadměrnou expresí lidského OCTN2. Cell Mol Life Sci, 2008 květen, 65(10): 1596-608.
7. Sharma Sh, Black StM. Homeostáza karnitinu, mitochondriální funkce a kardiovaskulární onemocnění. Drug Discov Today Dis Mech., 2009, 6(1-4): e31-e39.
8. Wanders RJA, Ruiter JPN, Jlst LI, Waterham HR, Houten SM. Enzymologie mitochondriální beta-oxidace mastných kyselin a její aplikace při následné analýze pozitivních výsledků novorozeneckého screeningu. J Inherit Metab Dis., říjen 2010, 33 (5): 479-494.
9. Astashkin E.I., Glezer M.G. Farmakologická regulace výměny energetických substrátů v kardiomyocytech za patologických stavů spojených s ischemií. Kardiovaskulární terapie a prevence, 2006, 5(2): 112-123. / Astashkin E.I., Glezer M.G. Farmakologická regulace výměn energetických substrátů v kardiomyocytech při ischemických patologických stavech. Kardiovaskulyarnaya Terapiya i Profilaktika, 2006, 5 (2): 112-123.
10. Astashkin E.I., Glezer M.G. Úloha L-karnitinu v energetickém metabolismu kardiomyocytů a léčbě onemocnění kardiovaskulárního systému. Kardiologie a kardiovaskulární chirurgie, 2012, 6(2): 58-65. / Astashkin E.I. Glezer M.G. Role L-karnitinu v energetické výměně kardiomyocytů a terapii onemocnění kardiovaskulárního systému. Kardiologia I Serdechno-Sosudistaya Khirurgia, 2012, 6 (2): 58-65.
11. West AP, Shadel GS, Ghosh S. Mitochondrie ve vrozených imunitních odpovědích. Nat. Rev. Immunol., 2011, 11: 389-402.
12. Mittal M, Siddiqui MR, Tran K, Reddy SP, Malik AB. Druhy reaktivního kyslíku při zánětech a poraněních tkání. Antioxid. Redox Signal., 2014, 20: 1126-1167.
13. Reznick AZ, Kagan VE, Ramsey R, Tsuchiya M, Khwaja S, Serbinova EA, Packer L. Antiradikální účinky v ochraně srdce L-propionylkarnitinem proti ischemicko-eperfuznímu poškození: Možná role chelace železa. Archives of Biochemistry and Biophysics, 1992 August, 296(2): 394-401.
14. Anderson EJ, Kypson AP, Rodriguez E, Anderson CA, Lehr EJ, Neufer PD. Substrátově specifické poruchy v mitochondriálním metabolismu a redoxní rovnováze v síni lidského srdce diabetika 2. typu. Journal of the American College of Cardiology, 2009, 54(20): 1891-8198.
15. Gülçin I. Antioxidační a antiradikálové aktivity L-karnitinu. Life Sci., 2006. ledna 18, 78 (8): 803-811.
16. Solarska K, Lewińska A, Karowicz-Bilińska A, Bartosz Gr. Antioxidační vlastnosti karnitinu in vitro. Cell and Molecular Biology Letters, 2010, 15 (1): 90-97.
17. Kolodziejczyk J, Saluk-Juszczak J, Wachowicz B. L-karnitin chrání složky plazmy proti oxidativním změnám. Výživa, 2011, 27(6): 693-699.
18. Vanella A, Russo A, Acquaviva R, Campis A, Di Giacomo C, Sorrenti V, Barcellona ML. L-propionyl-karnitin jako lapač superoxidů, antioxidant a ochrana štěpení DNA. Buněčná biologie a toxikologie, duben 2000, 16 (20): 99-104.
19. Kiley PJ, Storz G. Využití modifikací thiolů. PLoS Biol, 2004, 2: e400. 20. Dřevo ZA, Poole LB a Karplus PA. Vývoj peroxiredoxinu a regulace signalizace peroxidu vodíku. Science, 2003, 300: 650-653.
20. Rhee S. Buněčná signalizace. H2O2, nutné zlo pro buněčnou signalizaci. Science, 2006, 312: 1882-1883.
21. Finkel T. Přenos signálu reaktivními formami kyslíku. J. Cell Biol., 2011, 194: 7-15.
22. Finkel T. Od sulfenylace k sulfhydrataci: co musí thiolát tolerovat. Sci. Signál, 2012, 5(215): pe10.
23. Schieber M, Chandel NS. Funkce ROS v redoxní signalizaci a oxidačním stresu. Current Biology, 2014 May 19, 24: R453-R462.
24. Galli S, Antico Arciuch VG, Poderoso C, Converso DP, Zhou Q, de Kier Joffe EB, Cadenas E, Boczkowski J, Carreras MC, Poderoso JJ. Fenotyp nádorových buněk je udržován selektivní oxidací MAPK v mitochondriích. PLoS One, 2008, 3: e2379.
25. Lee YJ, Cho HN, Soh JW, Jhon GJ, Cho CK, Chung HY, Bae S, Lee SJ, Lee YS. Apoptóza vyvolaná oxidačním stresem je zprostředkována fosforylací ERK1/2. Exp Cell Res., 2003, 291: 251-266.
26. Corcoran A, Cotter TG. Redoxní regulace proteinkináz. FEBS J., květen 2013, 280 (9): 1944-1965.
27. Dinková-Kostová AT, Abramov AY. Vznikající role Nrf2 v mitochondriální funkci. Free Radic Biol Med., 2015 Nov, 88 (Pt B): 179-88.
28. Surai PF. Carnitine Enigma: Od antioxidačního působení k regulaci vitagenu. Část 2. Transkripční faktory a praktické aplikace. Veterinářství, listopad 2015, 3(2): 17.
29. Kansanen E, Kuosmanen SM, Leinonen H, Levonen A-L. Dráha Keap1-Nrf2: Mechanismy aktivace a dysregulace u rakoviny. Redoxní biologie, 2013, 1(1): 45-49.
30. Uesugi Sh, Muroi M, Kondoh Y, Shiono Y, Osada H, Kimura K. Allantopyron A aktivuje dráhu Keap1-Nrf2 a chrání buňky PC12 před buněčnou smrtí způsobenou oxidačním stresem The Journal of Antibiotics, 2016 August 10. doi:10.1038 /ja.2016.99.
31. Kui L, Jian-gang G, Yan-bo S, Si-chuan H. Antioxidace L-karnitinu při renálním ischemickém reperfuzním poškození a jeho základní mechanismus. J Moderní urologie 2012, 3: R965.
32. Buelna-Chontal M, Zazueta C. Redoxní aktivace Nrf2 & NF-κB: dvojitý meč? Cell Signal, 2013, 25: 2548-2557.
33. Berger J, Moller DE. Mechanismy působení PPAR. Annu Rev Med., 2002, 53: 409-435.
34. Kienesberger K, Pordes AG, Volk TG, Hofbauer R. PPAR-a agonistický fenofebrát se podílí na regulaci hladin mRNA karnitin acetyltransferázy (CrAT) v myších jaterních buňkách. BMC Genomics, 2014, 15: 514.
35. Sue YM, Chou HC, Chang CC, Yang NJ, Chou Y a kol. L-karnitin chrání před poškozením ledvin zprostředkovaným karboplatinou: AMPK a PPAR-a závislá inaktivace NF-AT. PLoS One, 2014, 9: e104079.
36. Koc A, Ozkan T, Karabay AZ, Sunguroglu A, Aktan F. Vliv L-karnitinu na syntézu oxidu dusnatého v buněčné linii myších makrofágů RAW 264·7. Cell Biochem Funct., prosinec 2011, 29 (8): 679-85.
37. Jing L, Zhou LJ, Li WM, Zhang FM, Yuan L a kol. Karnitin reguluje metabolismus myokardu pomocí receptoru aktivovaného peroxisomovým proliferátorem (PPARalfa) u alkoholické kardiomyopatie. Med Sci Monit., 2011, 17: BR1-BR9.
