肉碱缺乏症的研究进展
毕建成1，2，安翠平3(综述)，李宝全3，许顺江1*(审校) (1.河北医科大学第一医院中心实验室，河北 石家庄 050031；2.河北省中医院检验科，河北 石家庄 050011；3.河北省石家庄市第一医院(中心医院院区)检验科，河北 石家庄 050011)
【期刊名称】河北医科大学学报 【年(卷),期】2014(000)008 【总页数】6
【关键词】【关键词】肉碱；原发性肉碱缺乏症；继发性肉碱缺乏症；基因突变 ·综 述·
doi：10.3969/j.issn.1007-3205.2014.08.047
肉碱(carnitine)是一种小分子水溶性化合物，在能量产生和脂肪酸代谢方面具有重要作用，其广泛存在于动物源性食物中，但在植物源性食物中则含量比较少，人体内75%的肉碱来自于膳食[1]。在人体内左旋肉碱是具有生物活性的肉碱异构体，主要通过肠道上皮细胞膜进行主动转运或被动转运两种形式吸收。左旋肉碱的生物利用度可因食物组成成分的不同而变化，如食用低肉碱含量食物的素食者，其肉碱生物利用度(66%～86%)高于经常食用肉类食物的人群(54%～72%)[2]。人体内部分不能从食物中获得的内源性肉碱则主要由两种必需氨基酸——赖氨酸和甲硫氨酸在肝脏、肾脏和脑内合成[3]。心肌和骨骼肌内肉碱含量最高，但却不能自身合成，所以必须从血液里吸收。未被吸收的肉碱大部分由大肠内的微生物降解。体内近99%的肉碱位于细胞内，对糖代谢具有重要影响[3]。临床研究发现肉碱的吸收和调节异常涉及多种疾病，包括神经退
行性疾病、糖尿病、外伤、营养不良、心肌病、肥胖等，甚至会影响到药物之间的相互作用[4]。现将肉碱在人体营养和疾病中的作用及肉碱缺乏性疾病的研究进展综述如下。
1 肉碱的生物合成与代谢
1.1 肉碱的生物合成：肉碱，作为一种支链非必需氨基酸，在体内由必需氨基酸——赖氨酸和甲硫氨酸合成，但需要抗坏血酸、二价铁离子、维生素B6和烟酸等辅助因子共同参与，其中任何一种物质缺乏均可导致肉碱合成障碍[4]。在哺乳动物，合成肉碱的唯一途径是利用结合蛋白的赖氨酸经过甲基化生成三甲基赖氨酸，然后再经过4个酶促反应形成内源性左旋肉碱。其中的关键酶之一是γ-丁基甜菜碱羟化酶，在心肌和骨骼肌细胞中缺乏表达，但在人肝脏、睾丸和肾脏等器官中高度表达[4]。素食者左旋肉碱的生物合成速率大约为1.2μmol·kg-1·d-1，而杂食者每天可摄取2～12μmol/kg，相当于体内肉碱来源的75%[5]。肾脏的重吸收和日常饮食中肉碱摄入量的变化都不会影响内源性肉碱的生物合成的速率。日常饮食来源的肉碱，其生物利用率只有14%～18%，未被吸收的肉碱主要由大肠内的微生物降解[5]。
1.2 肉碱的代谢途径：来自食物中摄入或经肝脏、肾脏合成的游离肉碱，首先进入血液，然后被运输至各组织的细胞外液，进入组织细胞内的肉碱含量由其各自的吸收能力所决定。血浆内乙酰化肉碱和游离肉碱的浓度处于一种动态平衡状态，而且二者之比≤0.4被认为是正常[6]。正常代谢过程中在细胞内形成乙酰化肉碱酯，长链乙酰化肉碱酯可以将脂肪酰基运输到线粒体内，在线粒体和过氧化物酶体内合成的短链和中链乙酰酯参与有机酸的清除。乙酰化左旋肉碱是主要的乙酰化肉碱酯，既参与细胞的合成代谢,也参与其分解代谢。
1.3 肉碱的生物学功能：肉碱在维持细胞跨膜能量平衡以及主要靠脂肪酸氧化供能的组织能量代谢中发挥重要作用，如心肌和骨骼肌。肉碱不仅在游离脂肪酸代谢方面发挥主要作用，同时也促进了碳水化合物的利用。心肌和骨骼肌对肉碱的摄入是通过逆浓度梯度的主动转运方式吸收的，并且具有饱和性[7]。 实验研究[8]表明在脂肪酸氧化过程中，将长链脂肪酸转运至线粒体内是限速步骤。在持续的低到中等强度运动过程中，脂肪酸的氧化将逐步提高，并且成为机体肌肉能量的主要来源。肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ(carnitine palmitoyltransferase Ⅰ，CPT-Ⅰ)是脂肪酸氧化过程中的限速酶，在高强度运动时，体内肉碱水平的降低和酸中毒将减少脂肪酸的氧化供能。在体内缺少肉碱棕榈酰转移酶Ⅱ(carnitine palmitoyltransferase Ⅱ，CPT-Ⅱ)时，由于不能随运动量的加大而增加脂肪酸的氧化供能，将导致肌肉损伤。
肉碱参与了维持细胞的体积与内液的平衡，这种平衡受到细胞外环境张力(等张、高张、低张)的影响。资料显示尽管肉碱的浓度可以因生理和病理状态下渗透压的变化而有所波动，但却可以利用渗透压梯度来维持机体的能量供应[9]，如人们尝试应用非对称动力学原理调节生理状态下的渗透压，在滴眼液里加入一定量的左旋肉碱，通过增加角(结)膜上皮细胞对肉碱的摄入，调节细胞的渗透压，用以治疗干眼症，取得一定疗效[10]。
2 原发性肉碱缺乏症(primary carnitine deficiency syndromes，PCD)
2.1 PCD发病机制：尽管临床上有些患者很难严格诊断为原发性或继发性肉碱缺乏，但目前已报道几种明确的PCD[4]。PCD是一种少见的常染色体隐性遗传疾病，由于细胞膜上肉碱转运体OCTN2的表达缺陷导致肉碱摄入减少，从
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