아세틸-L-카르니틴

3. 생화학적 생성 및 작용

아세틸-L-카르니틴은 L-카르니틴의 아세틸화된 형태이다.

L-카르니틴은 리신과 메티오닌으로부터 생성된다. 카르니틴은 신체가 필요에 따라 만들기도 하고 섭취하는 영양소이기도 하다. 카르니틴은 아실기를 받아들이고 내어주는 중요한 반응의 기질 역할을 한다. 아세틸카르니틴은 자연적으로 가장 풍부하게 생성되는 유도체이며 다음과 같은 반응을 통해 생성된다.^[2][3]

: 아세틸-CoA + 카르니틴 CoA + 아세틸카르니틴

여기서 아세틸기는 카르니틴 중심 하이드록실기의 수소 원자를 대체한다. CoA는 미토콘드리아 내 크레브스 회로에서 핵심적인 역할을 하는데, 이는 세포 내 많은 반응에 동력을 공급하는 ATP 생산에 필수적이다. 아세틸-CoA는 크레브스 회로의 주요 기질이며, 아세틸화가 제거된 후 크레브스 회로가 계속 작동하려면 아세틸기로 다시 충전되어야 한다.^[3]

대부분의 세포 유형은 카르니틴을 수입하고 아실-카르니틴을 수출하는 수송체를 가지고 있는 것으로 보이는데, 이는 더 긴 사슬 모이어티를 처리하는 메커니즘인 것으로 보인다. 하지만 많은 세포 유형은 ALCAR도 수입할 수 있다.^[2]

세포 내에서 카르니틴은 아실-CoA를 미토콘드리아로 수송하는 데 핵심적인 역할을 한다. 아실-CoA의 아실기는 카르니틴으로 전달되고, 아실-카르니틴은 두 개의 미토콘드리아 막을 통해 수입된 후 CoA 분자로 전달되며, 이는 다시 베타 산화되어 아세틸-CoA가 된다. 별도의 효소와 수송체 세트는 또한 피루브산 탈수소 효소 복합체에 의해 생성된 미토콘드리아 내의 아세틸-CoA가 크레브스 회로에서 활용되는 양을 초과할 경우, 아세틸-CoA를 제거하여 완충 역할을 한다. 카르니틴은 아세틸 모이어티를 받아들여 ALCAR가 되고, 이는 미토콘드리아 밖으로 수송되어 세포질로 들어가 미토콘드리아 내에 자유 CoA를 남겨 지방산 사슬의 새로운 수입을 받아들일 준비를 한다.^[3] 세포질 내의 ALCAR는 또한 세포가 필요로 할 경우 CoA에 대한 아세틸기 풀을 형성할 수 있다.^[3]

과도한 아세틸-CoA는 지방산 대신 에너지를 위해 더 많은 탄수화물을 사용하게 한다. 이는 미토콘드리아 내부와 외부에서 다른 메커니즘에 의해 발생한다. ALCAR 수송은 미토콘드리아 내부의 아세틸-CoA를 감소시키지만 외부에서는 증가시킨다.^[4][5]

4. 건강 영향

카르니틴과 아세틸-L-카르니틴(ALCAR) 보충제는 뇌전증 환자에게 발작을 촉진할 위험이 있다는 경고가 있지만, 2016년의 한 검토 결과 이 위험은 동물 실험에만 근거한 것으로 나타났다.^[6]

5. 연구

아세틸-L-카르니틴에 대한 다양한 연구가 진행되었다.

소규모 임상 연구에서, 건강한 젊은 남성에게 아세틸-L-카르니틴을 정맥 투여하고 인슐린 수치를 일정하게 유지하면서 카르니틴은 낮고 탄수화물은 높은 식사를 했을 때, 아세틸-L-카르니틴은 포도당 소비를 줄이고 지방 산화를 촉진하는 것으로 나타났다.^[3]

미토콘드리아의 쇠퇴와 RNA/DNA에 대한 산화 스트레스로 인한 손상은 쥐의 해마에서 나이가 들면서 증가하는데, 해마는 기억과 관련된 뇌 영역이다.^[20] 이러한 쇠퇴와 손상의 증가, 그리고 기억 상실은 늙은 쥐에게 아세틸-L-카르니틴을 투여함으로써 부분적으로 회복될 수 있다.^[1]

5. 1. 임상 연구 검토

• 말초 신경병증: 2015년과 2017년의 메타 분석은 모두 현재의 증거가 아세틸-L-카르니틴(ALC)이 부작용 없이 말초 신경병증으로 인한 통증을 감소시킨다고 결론 내렸다.^[7] 2017년 리뷰에서는 ALC가 근전도 매개변수를 개선했다고 제안했다.^[8] 두 연구 모두 더 많은 무작위 대조 임상 시험을 요구했다. 2019년 4개의 연구, 907명의 참가자를 대상으로 한 업데이트된 코크란 리뷰는 ALC가 6~12개월의 치료 후 통증 감소를 일으켰는지에 대해 매우 불확실하다고 평가했다.^[9]
• 화학 요법 유발 말초 신경병증(CIPN): 두 연구에 대한 리뷰에서는 ALC가 파클리탁셀 및 시스플라틴 유발 CIPN에 대한 치료 옵션이 될 수 있다고 결론을 내렸지만, 임상 시험에서는 CIPN을 예방하지 못했고 탁산 요법에서 상태를 악화시키는 것으로 나타났다.^[10][11]
• 남성 불임: 2016년과 2014년의 과학적 리뷰는 혼합된 결과를 보였는데, 일부 연구에서는 ALC와 정자 운동성 사이의 긍정적인 관계를 보였고, 다른 연구에서는 관련성이 없음을 보였다.^[12][13]
• 치매: 2003년 코크란 리뷰는 치매에서 아세틸-L-카르니틴(ALCAR)의 안전성과 효능을 결정하고자 했지만, 연구자들은 알츠하이머병에 대한 임상 시험 연구만 발견했다. 리뷰에서는 ALCAR의 약리학이 잘 이해되지 않았으며, 효능이 부족하다는 점을 근거로 ALCAR가 알츠하이머병에 대한 중요한 치료법이 될 가능성은 낮다고 밝혔다.^[14]
• 우울증: 2014년의 한 리뷰에서는 우울 증상이 있는 다양한 질환에 대한 14개의 임상 시험에서 ALCAR의 사용을 평가했다. 시험은 작았고(20명에서 193명의 피험자), 그 설계가 너무 달라서 결과를 일반화할 수 없었다. 대부분의 연구에서 긍정적인 결과와 부작용이 없음을 보여주었다. ALCAR가 우울증을 치료할 수 있는 작용 기전은 알려져 있지 않다.^[15] 2014년의 메타 분석에서는 출판 편향이 있을 가능성이 낮다고 간주될 경우에만 ALCAR를 지속성 우울 장애의 치료에 권장할 수 있다고 결론 내렸다.^[16] 12개의 무작위 대조 임상 시험에 대한 2018년의 체계적인 검토 및 메타 분석에서는 "보충제는 위약/비개입에 비해 우울 증상을 유의하게 감소시키면서, 부작용이 적은 기존의 항우울제와 비슷한 효과를 제공한다"는 결과를 보였다. 또한 이 검토에서는 "젊은 피험자에서 ALC의 효과는 이러한 증상을 개선하는 데 위약보다 효과적이지 않았다"고 언급하여 연령/효과 관계를 설명하는 추가 연구의 필요성을 나타냈다.^[17]
• 취약 X 증후군: 취약 X 증후군에서 ALCAR에 대한 2015년 코크란 리뷰는 두 개의 위약 대조 시험만 발견했는데, 둘 다 품질이 낮았으며, ALCAR가 이 질환을 가진 어린이의 지적 기능 또는 과잉 행동을 개선할 가능성은 낮다고 결론 내렸다.^[18]
• 간성 뇌증: ALCAR는 신경정신적 손상을 포함하는 간경변증의 합병증인 간성 뇌증에서 연구되었다. ALCAR는 혈중 암모니아 수치를 개선하고 정신 측정 점수를 약간 개선하지만, 이 상태를 해결하지는 못하며, 이 상태를 관리하는 데 있어 작은 역할을 할 수 있다.^[19]

5. 2. 기타 연구

• 소규모 임상 연구에서, 건강한 젊은 남성에게 ALCAR를 정맥 투여하고 인슐린 수치를 일정하게 유지하면서 카르니틴은 낮고 탄수화물은 높은 식사를 했을 때, ALCAR는 지방 산화를 선호하여 포도당 소비를 감소시키는 것으로 나타났다.^[3]
• 쥐 해마에서 미토콘드리아의 쇠퇴와 RNA/DNA에 대한 산화 스트레스로 인한 손상은 나이가 들면서 증가하는데, 해마는 기억과 관련된 뇌의 영역이다.^[20] 기억력은 나이가 들면서 감소한다. 이러한 쇠퇴와 손상의 증가, 그리고 기억 상실 자체는 늙은 쥐에게 아세틸-L-카르니틴을 투여함으로써 부분적으로 되돌릴 수 있다.^[1]

참조

_[1] 논문 Comparison of pharmacokinetics of L-carnitine, acetyl-L-carnitine and propionyl-L-carnitine after single oral administration of L-carnitine in healthy volunteers 2009-02
_[2] 논문 Carnitine
_[3] 논문 New insights concerning the role of carnitine in the regulation of fuel metabolism in skeletal muscle 2007-06
_[4] 논문 Skeletal muscle lipid metabolism in exercise and insulin resistance 2006-01
_[5] 논문 The 1993 Merck Frosst Award. Acetyl-CoA carboxylase: an important regulator of fatty acid oxidation in the heart 1994-10
_[6] 논문 Levocarnitine induced seizures in patients on valproic acid: A negative systematic review 2016-03
_[7] 논문 Acetyl-L-carnitine in the treatment of peripheral neuropathic pain: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials 2015-01-01
_[8] 논문 Effect of acetyl-l-carnitine in the treatment of diabetic peripheral neuropathy: A systematic review and meta-analysis
_[9] 논문 Acetyl-L-carnitine for the treatment of diabetic peripheral neuropathy 2019-06
_[10] 논문 Nutraceuticals and chemotherapy induced peripheral neuropathy (CIPN): a systematic review 2013-12
_[11] 논문 Natural products and complementary therapies for chemotherapy-induced peripheral neuropathy: A systematic review 2016-02
_[12] 논문 Antioxidant supplements and semen parameters: An evidence based review 2016-12
_[13] 논문 Is there a place for nutritional supplements in the treatment of idiopathic male infertility? 2014-09
_[14] Systematic review Acetyl-L-carnitine for dementia
_[15] 논문 A review of current evidence for acetyl-l-carnitine in the treatment of depression 2014-06
_[16] 논문 Efficacy and acceptability of acute treatments for persistent depressive disorder: a network meta-analysis 2014-08
_[17] 논문 Acetyl-L-Carnitine Supplementation and the Treatment of Depressive Symptoms: A Systematic Review and Meta-Analysis 2018-02
_[18] 논문 L-acetylcarnitine for treating fragile X syndrome 2015-05
_[19] 논문 Management of Hepatic Encephalopathy: A Primer 2016-07
_[20] 논문 Memory loss in old rats is associated with brain mitochondrial decay and RNA/DNA oxidation: Partial reversal by feeding acetyl-L-carnitine and/or ''R'' -α-lipoic acid 2002-02
_[21] 논문 Comparison of pharmacokinetics of L-carnitine, acetyl-L-carnitine and propionyl-L-carnitine after single oral administration of L-carnitine in healthy volunteers
_[22] 논문 Free and total carnitine concentrations in pig plasma after oral ingestion of various L-carnitine compounds http://www.ncbi.nlm.[...] 2005