Carnitina totală în ser

Informaţii generale şi recomandări pentru determinarea carnitinei totale şi libere în ser, precum şi a carnitinei libere în urină

Carnitina (β-hidroxi-γ-trimetilamoniu butirat) este un compus cuaternar de amoniu sintetizat primar în ficat şi rinichi din doi aminoacizi esenţiali: lizina şi metionina¹.

Este prezentă sub forma a doi stereoizomeri: L-Carnitina care este biologic activă şi D-Carnitina, biologic inactivă. Vitamina C (acidul ascorbic) este absolut necesară pentru sinteza carnitinei².

Datorită moleculei sale mici şi hidrosolubile carnitina se leagă de acizii graşi cu lanţ lung şi facilitează transportul acestora prin membrana mitocondrială internă în matricea mitocondrială unde vor fi degradaţi prin procesul de beta-oxidare în acetil Co-A pentru a obţine astfel energie utilizabilă via ciclul Krebs^1;2.

Pentru a fi legaţi de carnitină şi a forma acilcarnitina acizii graşi trebuie să fie mai întâi activaţi. In acest scop, acizii graşi liberi din citosol vor fi atasaţi de coenzima A (Co-A) printr-o legătură tioester, reacţia fiind catalizată de acil Co-A sintetaza; gruparea acil de pe Co-A poate fi astfel transferată carnitinei, iar acil-carnitina (carnitina esterificată) rezultată va fi transportată în matricea mitocondrială. Procesul cuprinde următoarele etape:

• acil Co-A va fi transferată grupării hidroxil a carnitinei (etapa de esterificare) cu ajutorul enzimei carnitin-acil transferaza I (palmitoiltransferaza I, CPT-I) localizată pe membrana mitocondrială externă;
• acilcarnitina va pătrunde în mitocondrie prin intermediul carnitin-acilcarnitin translocazei (CACT);
• acilcarnitina va fi convertită în acil Co-A de către carnitin-acil transferaza II (palmitoiltransferaza II, CPT-II) localizată pe membrana mitocondrială internă, iar carnitina eliberată se va întoarce în citosol;
• acil Co-A va fi catabolizată prin beta-oxidare cu producerea în condiţii normale de acetil Co-A; în final grupările acetil sunt convertite în acetil-carnitina prin acţiunea carnitin-acetil transferazei (CAT) pentru a fi exportate din mitocondrie^3;4.
• carnitina din organism provine atât din dietă (numai din alimente de origine animală: carne, lapte şi derivatele acestora), cât şi din biosinteză (proces foarte lent). Cea mai mare cantitate de carnitină se găseşte intracelular; nu este metabolizată, iar excreţia sa în urină este limitată de existenţa unui mecanism de reabsorbţie tubulară foarte eficient reprezentat de transportorul OCTN2 (un transportor de cationi organici ce intervine în transportul dependent de sodiu al carnitinei). Acest transportor este implicat şi în captarea carnitinei de către celulele ţesuturilor muscular şi cardiac¹.

Concentraţia totală de carnitina include atât carnitina liberă cât şi cea legată (acilata) şi reflectă nivelurile din ser şi ţesuturi (hepatic, muscular, renal). Concentraţia serică de carnitină liberă se află în echilibru dinamic cu acilcarnitinele, un raport acilcarnitina/carnitina liberă ≤0.4 fiind considerat normal⁵.

In concluzie, carnitina şi esterii săi (acilcarnitinele) sunt necesare metabolismului energetic normal îndeplinind patru funcţii:

• transportul acizilor graşi cu lanţ lung din citosol în mitocondrie pentru β-oxidare;
• exportul din mitocondrie al grupărilor acil-CoA cu lanţ scurt produse în mod fiziologic;
• echilibrarea raportului CoA liberă/CoA esterificată;
• îndepărtarea grupărilor potenţial toxice de acil-CoA din celule şi ţesuturi.

Evaluarea carnitinei în ser şi urină constituie un test screening recomandat pacienţilor suspectaţi de tulburări primare ale ciclului carnitinei sau tulburări secundare ale nivelului acesteia ca rezultat al acidemiilor organice şi al tulburărilor oxidării acizilor graşi. In ultimul caz grupările acil-CoA se acumulează şi sunt excretate în urină sau în bilă drept derivaţi de carnitină, ducând la o deficienţă secundară de carnitină. Au fost descrise mai mult de 100 de tulburări primare sau secundare ale ciclului carnitinei, incidenţa cumulată a acestora fiind de aproximativ 1:1000 nou-născuţi vii⁶.

Tabloul clinic care poate ridica suspiciunea unor astfel de afecţiuni include: slăbiciune musculară cronică, hipotonie, cardiomiopatie, miopatie asociată cu depunerea de lipide, retard de creştere, episoade de hipoglicemie sau de acidoză metabolică. Determinarea carnitinei libere în urină este indicată atunci când este suspectat un defect de transport la nivel renal şi după ce au fost obţinute niveluri serice reduse ale carnitinei⁷.

Specimen recoltat – a) sânge venos, pentru carnitina totală şi liberă în ser; b) urina din 24 ore, pentru carnitina urinară⁸.

Recipient de recoltare – a) vacutainer fără anticoagulant cu/fără gel separator; b) vas de 2-3 litri şi pahar de plastic de unică folosinţă pentru urină, pe care se notează cantitatea totală de urină din 24 ore⁸.

Prelucrare necesară după recoltare

Volum minim probă – a) câte 2 mL ser pentru carnitina totală şi pentru carnitina liberă; b) 10 mL urină⁸.

Cauze de respingere a probei – a) specimen intens hemolizat; b) urina contaminată cu materii fecale⁸.

Stabilitate probă – 7 zile la 2-8°C; timp îndelungat la -20°C (pentru ambele tipuri de probă)⁸.

Metodă – cromatografie de lichide cuplată cu spectrometrie de masă (LC/MS)⁸.

Valori de referinţă⁸ 

Interpretarea rezultatelor

Valori scăzute ale carnitinei

• Deficitul primar de carnitină 

Deficitul primar de carnitină este o afecţiune autozomal-recesivă rară cauzată de mutaţii ale genei SLC22A5 ce determină o alterare a transportorului OCTN2. Datorită reabosrbţiei tubulare renale defectuoase 90-95% din carnitina filtrată este eliminată în urină ceea ce va duce la o depleţie severă a carnitinei intracelulare. Sunt afectate trei tipuri de ţesuturi/organe ca urmare a incapacităţii de a oxida acizii graşi pentru a furniza energie în stările catabolice:

Au fost descrise trei entităţi clinice distincte în care sunt implicate mutaţii diferite ale genei SLC22A5: perinatală, infantilă şi varianta ce apare la adult.

Evoluţia afecţiunii este letală în absenţa tratamentului, însă suplimentarea cu L-carnitina previne progresia bolii.

Măsurarea carnitinei totale şi libere în ser este esenţială pentru diagnostic, înregistrându-se valori foarte scăzute ale ambilor parametrii (<1µmol/L). Totuşi pentru a distinge această afecţiune de alte cauze de deficienţă de carnitina sunt necesare investigaţii suplimentare cum ar fi: profilul de acilcarnitine, aminoacizii în plasmă, acizii organici în urină^1;5.

•  Deficitul de  carnitin-acilcarnitin translocază (CACT)

Este tot o afecţiune cu transmitere autozomal-recesivă ce este cauzată de mutaţii ale genei SLC25A20 rezultând o proteină CACT defectuoasă. Boala debutează de obicei în perioada neonatală cu convulsii, apnee, tulburări de ritm cardiac, crizele fiind declanşate de lipsa alimentaţiei, infecţii virale, stres. Alături de valori scăzute ale carnitinei libere testele de laborator indică hipoglicemie hipoketotică, niveluri crescute de amoniac, creatinkinaza, enzime hepatice precum şi de acilcarnitine cu lanţ lung; analiza acizilor organici arată acidurie dicarboxilică. Tratamentul constă în administrări frecvente de carbohidraţi, trigliceride cu lanţ mediu şi carnitină¹.

•  Deficitul de palmitoiltransferază II (CPT-II)

Este o afecţiune cu transmitere autozomal-recesivă, însoţită de niveluri scăzute ale carnitinei libere, ce debutează tipic ca miopatie la adolescent sau adult, deşi poate prezenta rar şi forme neonatale sau infantile severe.

Fenotipul manifestat la adult este oarecum benign, simptomele (dureri musculare) fiind induse de efort fizic intens, stări febrile prelungite sau post îndelungat.

Forma neonatală este o condiţie letală cu evoluţie rapidă ce se manifestă prin encefalopatie cu convulsii, cardiomegalie şi tulburări de ritm, hepatomegalie, tulburări respiratorii.

Forma infantilă debutează la vârsta de 6-24 luni cu episoade de convulsii, insuficienţă hepatică, hipoglicemie hipoketotică, acidoză metabolică, niveluri crescute de creatinkinază, hepatomegalie reversibilă, iar unele cazuri cu cardiomiopatie şi tulburări de ritm precipitate de infecţii sau post prelungit^1;5.

Atât în deficienţa de CPT-II cât şi în cea de CACT, carnitina plasmatică totală poate avea valori normale, aceasta fiind prezentă mai ales sub formă de esteri ai acilcarnitinei cu acizi graşi cu lanţ lung, din cauza refluxului de la nivelul mitocondriei sau lipsei transportului în mitocondrie. Aceste afecţiuni sunt tratate prin suplimentarea cu carnitină, administrarea unei cantităţi crescute de carbohidraţi şi prin evitarea postului⁹.

•  Deficitul secundar de carnitină

Poate fi întâlnit în condiţii variate: boli neuromusculare (distrofia Duchenne/Becker), tulburări gastrointestinale, cardiomiopatia familială, tubulopatii renale (sindrom Fanconi, sindrom Lowe), insuficienţa renală cronică cu hemodializă, tratamentul prelungit cu steroizi, antibiotice,  anticonvulsivante (acid valproic), nutriţia parenterală totală. Aciduriile organice precum şi tulburările în ciclul ureei pot cauza de asemenea deficit secundar de carnitină^1;6.

Valori crescute ale carnitinei

Sunt întâlnite în deficitul de palmitoiltransferaza I (CPT-I) determinat de mutaţii ale genei care codifică enzima ce leagă carnitina de acizii graşi cu lanţ lung. Boala debutează la copiii < 18 luni cu encefalopatie, convulsii, hipoglicemie hipoketotică, manifestările fiind declanşate de infecţii virale minore sau lipsa alimentaţiei.

Testele de laborator indică concentraţii crescute ale carnitinei libere în ser ce pot depăşi 100 µmol/L alături de niveluri scăzute ale acilcarnitinelor cu lanţ lung.

Tratamentul constă în evitarea postului (administrarea în cursul nopţii de mese cu amidon de porumb) şi îmbogăţirea dietei cu trigliceride cu lanţ mediu care nu necesită legarea de carnitină pentru a pătrunde în matricea mitocondrială^1;9.

Limite şi interferenţe

Valori fals scăzute ale carnitinei, cu caracter tranzitoriu, au fost raportate la nou-născuţii ale căror mame suferă de deficit primar de carnitină¹.

Bibliografie