Свободный карнитин в сыворотке крови

Общая информация и рекомендации по определению общего и свободного карнитина в сыворотке, а также свободного карнитина в моче

Карнитин (β-гидрокси-γ-триметиламмоний бутират) представляет собой четвертичное соединение аммония, первично синтезированное в печени и почках из двух незаменимых аминокислот: лизина и метионина 1.

Он присутствует в виде двух стереоизомеров: биологически активного L-карнитина и биологически неактивного D-карнитина. Витамин С (аскорбиновая кислота) абсолютно необходим для синтеза карнитина2.

Благодаря своей небольшой и водорастворимой молекуле карнитин связывается с длинноцепочечными жирными кислотами и облегчает их транспортировку через внутреннюю митохондриальную мембрану в митохондриальный матрикс, где они будут разлагаться в процессе бета-окисления в ацетил-Ко-а, чтобы таким образом получить полезную энергию через цикл Krebs1;2.

Чтобы быть связанным с карнитином и образовывать ацилкарнитин, сначала необходимо активировать жирные кислоты. С этой целью свободные жирные кислоты в цитозоле будут присоединены к коферменту A (Co-A) через тиоэфирную связь, при этом реакция катализируется ацил-ко-синтазой; таким образом, ацильная группа на Co-A может быть передана карнитину, а полученный ацил-карнитин (этерифицированный карнитин) будет транспортироваться в митохондриальный матрикс. Процесс включает в себя следующие этапы:

• ацил Co-A будет передан гидроксильной группе карнитина (стадия этерификации) с помощью фермента карнитин-ацилтрансферазы I (пальмитоилтрансфераза I, CPT-I), расположенного на внешней митохондриальной мембране;
• ацилкарнитин проникает в митохондрии через карнитин-ацилкарнитин транслоказу (CACT);
• ацилкарнитин будет превращен в ацил-Ко-а карнитин-ацилтрансферазой II (пальмитоилтрансфераза II, CPT-II), расположенной на внутренней митохондриальной мембране, и высвобождаемый карнитин вернется в цитозоль;
• ацил Co-A будет катаболизирован бета-окислением с образованием в нормальных условиях ацетил-ко-A; наконец, ацетильные группы превращаются в ацетил-карнитин под действием карнитин-ацетилтрансферазы (CAT) для экспорта из митохондрии3;4.
• карнитин в организме поступает как из рациона (только из продуктов животного происхождения: мяса, молока и их производных), так и из биосинтеза (очень медленный процесс). Наибольшее количество карнитина обнаруживается внутриклеточно; он не метаболизируется, и его выведение с мочой ограничено наличием высокоэффективного механизма реабсорбции канальцев, представленного переносчиком OCTN2 (переносчиком органических катионов, который вмешивается в натриево-зависимый транспорт карнитина). Этот транспортер также участвует в захвате карнитина клетками мышечной и сердечной тканей1.

Общая концентрация карнитина включает как свободный, так и связанный карнитин (ацилата) и отражает уровни в сыворотке и тканях (печеночная, мышечная, почечная). Концентрация свободного карнитина в сыворотке находится в динамическом равновесии с ацилкарнитинами, при этом соотношение ацилкарнитин/свободный карнитин ≤0.4 считается нормальным 5.

В заключение, карнитин и его сложные эфиры (ацилкарнитины) необходимы для нормального энергетического обмена, выполняя четыре функции:

• транспорт длинноцепочечных жирных кислот из цитозоля в митохондрии для β-окисления;
• экспорт из митохондрий короткоцепочечных ацил-Коа групп, продуцируемых физиологически;
• балансировка коэффициента свободного CoA / этерифицированного CoA;
• удаление потенциально токсичных ацил-Коа групп из клеток и тканей.

Оценка карнитина в сыворотке и моче представляет собой скрининговый тест, рекомендованный пациентам с подозрением на первичные нарушения карнитинового цикла или вторичные нарушения его уровня в результате органических кислот и нарушений окисления жирных кислот. В последнем случае ацил-Коа группы накапливаются и выводятся с мочой или желчью как производные карнитина, что приводит к вторичному дефициту карнитина. Было описано более 100 первичных или вторичных нарушений карнитинового цикла, при этом их совокупная заболеваемость составляет около 1:1000 новорожденных vii6.

Клиническая картина, которая может вызвать подозрение на такие состояния, включает: хроническую мышечную слабость, гипотонию, кардиомиопатию, миопатию, связанную с отложением липидов, задержку роста, эпизоды гипогликемии или метаболического ацидоза. Определение свободного карнитина в моче показано при подозрении на дефект транспорта на уровне почек и после получения пониженных уровней карнитина в сыворотке 7.

Собранный образец-а) венозная кровь, для общего и свободного карнитина в сыворотке крови; Б) 24-часовая моча, для карнитина моча8.

Контейнер для сбора-а) вакуум без антикоагулянта с/без сепараторного геля; б) 2-3-литровый сосуд и одноразовый пластиковый стакан для мочи, на котором указано общее количество мочи в 24 часах8.

Необходимая обработка после сбора

а) отделяют сыворотку центрифугированием; б) образец выдерживают при 2-8°с; консервантов не добавляют 3.

Минимальный объем образца-а) сколько 2 мл сыворотки для общего карнитина и для свободного карнитина; Б) 10 мл мочи 8.

Причины отторжения образца – а) сильно гемолизированный образец; Б) моча, загрязненная фекалиями 8.

Стабильность образца - 7 дней при 2-8°c; длительное время при -20°C (для обоих типов образцов)8.

Метод-жидкостная хроматография в сочетании с масс-спектрометрией (LC/MS)8.

Референсные значения

Общий карнитин в сыворотке
1 день		23.3 – 67.9	µmol/l
2 – 7 дней		17.4 – 40.6	µmol/l
8 – 28 дней		18.5 – 58.7	µmol/l
28 zile  – 1 год		38.1 – 68.0	µmol/l
> 1 год	Ж М	22.9 – 53.3 29.0 – 58.2	µmol/l µmol/l
Свободный карнитин в сыворотке
1 день		11.5 – 36.0	µmol/l
2 – 7 дней		10.0 – 21.0	µmol/l
8 – 28  дней		12.3 – 46.2	µmol/l
29 дней  – 1 год		26.9 – 49.0	µmol/l
> 1 год	Ж М	17.9 – 45.5 24.6 – 51	µmol/l µmol/l
Свободный карнитин в моче
<  1 месяц		0.3 – 1.1	mg/24 часа
1 месяц – 1 год		0.1 – 6.5	mg/24 часа
1 – 2 лет		3.0 – 11.0	mg/24 часа
2 – 7 лет		3.0 – 16.0	mg/24 часа
> 7 лет	Е Б	2.2 –5.6 15.2 – 41.2	mg/24 часа mg/24 часа

 Интерпретация результатов

Низкие значения карнитина

Первичный дефицит карнитина

Первичный дефицит карнитина является редким аутосомно-рецессивным заболеванием, вызванным мутациями в гене SLC22A5, что вызывает изменение переносчика OCTN2. Из-за дефектной реабсорбции почечных канальцев 90-95% фильтрованного карнитина выводится с мочой, что приводит к тяжелому истощению внутриклеточного карнитина. Поражаются три типа тканей/органов в результате неспособности окислять жирные кислоты для обеспечения энергии в катаболических состояниях:

• миокард, с развитием прогрессирующей кардиомиопатии;
• центральная нервная система с энцефалопатией, вызванной гипокетотической гипогликемией;
• скелетная мышца, с миопатией.

Были описаны три различных клинических объекта, в которых участвуют различные мутации в гене SLC22A5: перинатальный, инфантильный и вариант, возникающий у взрослых.

Течение состояния смертельно при отсутствии лечения, но добавление L-карнитина предотвращает прогрессирование заболевания.

Измерение общего и свободного карнитина в сыворотке крови имеет решающее значение для диагностики, регистрируя очень низкие значения обоих параметров (<1 мкмоль/л). Однако, чтобы отличить это состояние от других причин дефицита карнитина, необходимы дальнейшие исследования, такие как: профиль ацилкарнитинов, аминокислоты в плазме, органические кислоты в моче1;5.

Дефицит карнитин-ацилкарнитин транслоказы (CACT)

Это все аутосомно-рецессивное заболевание, вызванное мутациями в гене SLC25A20 что приводит к дефектному белку CACT. Заболевание обычно начинается в неонатальном периоде с судорогами, апноэ, нарушениями сердечного ритма, кризисами, вызванными отсутствием питания, вирусными инфекциями, стрессом. Наряду с низкими значениями свободного карнитина лабораторные анализы указывают на гипокетотическую гипогликемию, повышенный уровень аммиака, креатинкиназы, ферментов печени, а также длинноцепочечных ацилкарнитинов; анализ органических кислот показывает дикарбоксильную ацидурию. Лечение состоит из частого приема углеводов, триглицеридов со средней длиной цепи и карнитина1.

Дефицит пальмитоилтрансферазы II (CPT-II)

Это аутосомно-рецессивное заболевание, сопровождающееся низким уровнем свободного карнитина, которое обычно проявляется в виде миопатии у подростков или взрослых, хотя оно также может редко проявляться тяжелой неонатальной или детской формой.
Фенотип, проявляющийся у взрослых, несколько доброкачественный, симптомы (мышечная боль) вызваны интенсивными физическими нагрузками, длительными лихорадочными состояниями или длительным голоданием.

Неонатальная форма-это быстро развивающееся летальное состояние, которое проявляется энцефалопатией с судорогами, кардиомегалией и нарушениями ритма, гепатомегалией, респираторными заболеваниями.

Инфантильная форма начинается в возрасте 6-24 месяцев с эпизодами судорог, печеночной недостаточности, гипокетотической гипогликемии, метаболического ацидоза, повышенного уровня креатинкиназы, обратимой гепатомегалии, а в некоторых случаях с кардиомиопатией и нарушениями ритма, вызванными инфекциями или длительным голоданием.1;5.

Как при дефиците CPT-II, так и при CACT общий карнитин в плазме может иметь нормальные значения, которые в основном присутствуют в форме сложных эфиров ацилкарнитина с длинноцепочечными жирными кислотами из-за рефлюкса из митохондрий или отсутствия транспорта в митохондрии. Эти состояния лечат, добавляя карнитин, вводя повышенное количество углеводов и избегая поста9.

Вторичный дефицит карнитина

Его можно встретить при различных состояниях: нервно-мышечных заболеваниях (дистрофия Дюшенна/Беккера), желудочно-кишечных расстройствах, семейной кардиомиопатии, почечных тубулопатиях (синдром Фанкони, синдром Лоу), хронической почечной недостаточности с гемодиализом, длительном лечении стероидами, антибиотиками, противосудорожными средствами (вальпроевая кислота), тотальное парентеральное питание. Органические ацидурии, а также нарушения цикла мочевины также могут вызывать вторичный дефицит карнитина 1;6.

Повышенные значения карнитина

Они обнаруживаются при дефиците пальмитоилтрансферазы I (CPT-I), вызванном мутациями в гене, кодирующем фермент, связывающий карнитин с длинноцепочечными жирными кислотами. Заболевание начинается у детей < 18 месяцев с энцефалопатией, судорогами, гипокетотической гипогликемией, причем проявления вызваны незначительными вирусными инфекциями или отсутствием питания.

Лабораторные тесты показывают, что повышенные концентрации свободного карнитина в сыворотке могут превышать 100 мкмоль/л наряду с низким уровнем длинноцепочечных ацилкарнитинов.

Лечение состоит в том, чтобы избежать голодания (ночное введение блюд из кукурузного крахмала) и обогатить диету триглицеридами со средней длиной цепи, которые не требуют связывания карнитина для проникновения в митохондриальный матрикс1;9.

Границы и помехи

Ложно низкие значения карнитина переходного характера были зарегистрированы у новорожденных, матери которых страдают от первичного дефицита карнитина.1.