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Die aktuelle Datenlage zu Wirkungen und Funktionen von L-Carnitin

Eine Frau spaziert mit ihrem Mann durch den Wald

Inhalt

Das Carnitin-Acyltransferase-System

Fett ist im Vergleich zu Kohlenhydraten und Eiweiss ein sehr guter Energielieferant. Fettsäuren werden in den Mitochondrien oxidiert. Damit langkettige Fettsäuren in die Mitochondrien (‚Zellkraftwerke‘) transportiert werden können, müssen sie an L-Carnitin gekoppelt werden. In den Mitochondrien werden die langkettigen Fettsäuren durch Coenzym A (CoA, wird aus Pantothensäure und Cystein gebildet) aktiviert, und L-Carnitin wird wieder freigesetzt. Die aktivierten Fettsäuren werden zu Acetyl-CoA verstoffwechselt und dann im Citratzyklus zu CO2 abgebaut. Bei diesem Abbauprozess wird Energie in Form von ATP gebildet (siehe Abbildung 1). L-Carnitin ist aber indirekt auch wichtig für den Kohlenhydratstoffwechsel. Damit Glukose vollständig abgebaut werden kann und nicht im Cytosol (flüssiger Bestandteil des Cytoplasmas) zu Laktat (Milchsäure) verstoffwechselt wird, muss Pyruvat in die Mitochondrien transportiert werden, wo es wie die Fettsäuren in Acetyl-CoA umgewandelt wird. Somit braucht es sowohl für den Fettsäuren- als auch für den Glukose-Stoffwechsel CoA. Wenn zu viele Acyl- bzw. Acetyl-CoA-Moleküle in den Mitochondrien vorliegen, können diese Acyl- bzw. Acetyl-Reste wieder an Carnitin gebunden und aus den Mitochondrien in das Cytosol transportiert werden (siehe Abbildung 1). Dieser Prozess schützt die Mitochondrien. Im Jahr 2019 sind mehrere Metaanalysen erschienen, in denen die Wirksamkeit einer L-Carnitin-Supplementierung bei verschiedenen Indikationen zusammenfassend ausgewertet wurde.

Abbildung Carnitin gebunden und aus Mitochondrien in Cytosol transportiert
Abbildung 1: Bedeutung von L-Carnitin für die mitochondriale Energie(ATP)-Gewinnung.

Der Effekt von L-Carnitin auf den Blutlipidspiegel

Ein älteres Paar mit Hund geht am Strand spazieren

Gleich in drei aktuellen Metaanalysen1a, 2, 3 wurde der Effekt einer L-Carnitin-Supplementierung auf die Blutlipidspiegel untersucht. Je nach Metaanalyse wurden 24 bis 55 randomisierte, kontrollierte Studien berücksichtigt. In allen 3 Metaanalysen konnte gezeigt werden, dass L-Carnitin den Gesamtcholesterinspiegel (7.8–13.7 mg/dl) und den LDL-Spiegel (4.7–7.7 mg/dl) reduziert, während der HDL-Spiegel (0.8–1.6 mg/dl) erhöht wurde. Gemäss Asadi et al.3 konnte zudem der Lipoprotein-a-Spiegel reduziert werden, während Apo A-I und Apo B-100 nicht beeinflusst wurden. Auch gemäss Sheikhi et al.4 tritt keine Veränderung der Apo-B-100- und der Apo-AI- Spiegel auf, hingegen wird in der älteren Metaanalyse5 von einer Reduktion der Apo-B-100- und Apo- A-I-Werte durch L-Carnitin-Gabe berichtet. Die Aussagen bezüglich Senkung des Triglyceridspiegels sind ebenfalls nicht eindeutig: In den Metaanalysen von Reiner et al.2 und Askarpour et al.1a trat eine signifikante Reduktion auf, während gemäss Asadi et al.3 L-Carnitin keinen Effekt auf den Triglyceridspiegel hatte. Der VLDL-Spiegel scheint ebenfalls nicht beeinflusst zu werden. Eine zweite Metaanalyse von Askarpour et al.1b zeigte zudem, dass eine L-Carnitin-Supplementierung zu einer geringen, aber signifikanten Reduktion des diastolischen Blutdrucks führte, jedoch keinen Effekt auf den systolischen Blutdruck hatte.

Mit L-Carnitin den Blutzuckerspiegel senken

Asadi et al.3 untersuchten auch, ob eine L-Carnitin- Supplementierung die glykämische Kontrolle verbessert: Ihre Auswertungen zeigten eine Reduktion der Parameter Nüchternblutglukose (–6.25 mg/ dl), HbA1c und HOMA-IR. Eine Verbesserung des Nüchternblutglukose-Wertes (–14.3 mg/dl), nicht jedoch von HbA1c, wurde auch von Vidal-Casariego et al.5 gezeigt.

Die positiven Effekte auf den Glukosestoffwechsel lassen sich möglicherweise auch darauf zurückführen, dass L-Carnitin Entzündungsmediatoren wie CRP, IL-6 und TNF-α im Blut reduziert6 und den Leberstoffwechsel positiv beeinflusst, was sich anhand der verbesserten Werte für Leberenzyme (ALAT, ASAT und GGT) im Blut zeigen lässt.7 Auch die Metaanalyse von Abbasnezhad et al.8 bestätigt, dass L-Carnitin die Blutspiegel an Ammonium, ALAT und ASAT reduziert und somit den Leberstoffwechsel positiv zu beeinflussen scheint. Eine aktuelle Cochrane-Metaanalyse9 deutet darauf hin, dass Acetyl-L-Carnitin schmerzhafte diabetische periphere Neuropathien vermindern kann, allerdings ist gemäss den Autoren die Datenlage zu schwach, um eine robuste Aussage machen zu können.

Zusammenhang zwischen L-Carnitin-Aufnahme und dem TMAO-Spiegel10
Abbildung 2: Zusammenhang zwischen L-Carnitin-Aufnahme und dem TMAO-Spiegel10

L-Carnitin beeinflusst den TMAO-Spiegel

Auch wenn die aufgeführten Studien darauf hindeuten, dass eine L-Carnitin-Supplementierung eine positive Wirkung auf den Lipid- und Glukosestoffwechsel haben kann, kann die Einnahme von L-Carnitin nicht uneingeschränkt empfohlen werden. Der Grund hierfür ist, dass L-Carnitin von unseren Darmbakterien in Trimethylamin (TMA) umgewandelt werden kann (siehe Abbildung 2). TMA wird anschliessend vom Darm in die Leber transportiert und dort vom Leberenzym flavinhaltige Monooxygenase 3 (FMO3) in Trimethylamin-N-Oxid (TMAO) umgewandelt. TMAO gilt als eine Substanz, die Arteriosklerose fördert, und erhöhte TMAO-Spiegel korrelieren mit einem erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Insulinresistenz.11, 12 Dass Dosierungen von 250 bis 1500 mg L-Carnitin pro Tag den TMAO-Spiegel signifikant erhöhen, ist unumstritten.11, 13 Ebenfalls ist bekannt, dass dieser Effekt bei Personen, welche tierische Produkte essen, stärker ausgeprägt ist als bei Vegetariern und Veganern11 und dass nach Absetzen von L-Carnitin die TMAO-Werte wieder auf Basalniveau absinken.13 Allerdings ist noch nicht geklärt, ob ein erhöhter TMAO-Spiegel primär ein Biomarker für arteriosklerotische Veränderungen im Körper ist (z. B. ist die Ausscheidung von TMAO über die Niere bei Arteriosklerose eingeschränkt) oder ob TMAO direkt Gefässe schädigen kann. Diskutiert wird z. B., ob TMAO die Schaumzellbildung (Schlüsselprozess der Atherogenese) fördert. Bekannt ist aber auch, dass das Enzym FMO3, unabhängig von der TMAO-Bildung, die Entstehung von Fettstoffwechselstörungen fördern kann.14

Ab wann hat L-Carnitin einen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit?

Da L-Carnitin wichtig für die Fettsäureoxidiation und die Energiegewinnung im Muskel ist, wurde vermutet, dass L-Carnitin die Leistungsfähigkeit bei Ausdauersportarten wie Radfahren, insbesondere durch Einsparung von Glykogen, verbessern kann. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass L-Carnitin nur dann im Muskel aufgenommen wird, wenn es mit 80 bis 100 g schnell verfügbaren Kohlenhydraten kombiniert wird.15, 16 Eine kurzfristige L-Carnitin-Supplementierung scheint keinen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit zu haben. Die Daten bezüglich einer leistungssteigernden Wirkung durch eine längerfristige Supplementierung sind widersprüchlich. L-Carnitin scheint jedoch zelluläre Schäden und Muskelkater nach Überlastung zu reduzieren und kann so die Erholungszeit verkürzen.

L-Carnitin bei Adipositas

Auch in der Therapie von Adipositas kann durch L-Carnitin-Gabe bestenfalls ein sehr moderater Gewichtsverlust erzielt werden.17

Beeinflusst L-Carnitin die Fruchtbarkeit positiv?

L-Carnitin kommt in hoher Konzentration im Nebenhoden vor. Man geht davon aus, dass L-Carnitin die Spermazellen vor oxidativen Schäden schützt und so möglicherweise die Spermaqualität verbessert. Die Ergebnisse einer Studie mit 52 Männern mit idiopathischer Infertilität bestätigen diese Annahme: Die Männer wurden in 2 Gruppen eingeteilt und 3 Monate lang entweder mit Clomifen (Antiöstrogenmedikament) oder mit 2 g L-Carnitin pro Tag behandelt. 

Beide Substanzen erhöhten in dieser Studie die Spermienzahl und die Beweglichkeit der Spermien, während das Spermavolumen nur durch L-Carnitin und die Spermienmorphologie nur durch Clomifen verbessert wurde.18Auch zwei neuere Metaanalysen19, 20 zeigen, dass L-Carnitin die Beweglichkeit der Spermien verbesserte. Es kann jedoch noch nicht abschliessend beurteilt werden, ob auch die Anzahl der Spermien und die Morphologie signifikant verbessert werden. Hierzu bräuchte es umfangreichere Studien.

Ein fröhliches Paar

Fazit: Wann nimmt man L-Carnitin ein?

Carnitin kommt in einer sogenannten D- und L-Form vor, wobei nur die L-Form physiologisch wirksam ist. In den meisten Studien wurden 2–4 g L-Carnitin (z. B. als L-Carnitin-L-Tartrat) eingesetzt. L-Carnitin sollte zusammen mit einer kohlenhydrathaltigen Mahlzeit eingenommen werden. Wird mehr als 2 g pro Tag supplementiert, sollte die L-Carnitin-Menge auf 2 Portionen verteilt werden. Eine begleitende L-Carnitin-Supplementierung zur Verbesserung der Spermienqualität und möglicherwiese auch bei Ausdauersportarten ist durchaus empfehlenswert. Eine L-Carnitin-Supplementierung bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen und metabolischen Störungen wie Diabetes und Leberstoffwechsel-störungen kann nicht uneingeschränkt empfohlen werden, da L-Carnitin den TMAO-Spiegel erhöhen kann. Die Supplementierung sollte zeitlich beschränkt werden, und L-Carnitin sollte schleichend abgesetzt werden.

Literatur

1a Askarpour M et al. Efficacy of L-carnitine supplementation for management of blood lipids: a systematic review and dose-response meta-analysis of randomized controlled trials. Nutr Metab Cardiovasc Dis 2019a; pii:S0939-4753(19)30280-7.
1b Askarpour M et al. Effects of L-carnitine supplementation on blood pressure: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. J Hum Hypertens 2019b; doi:10.1038/s41371-019-0248-1.
2 Reiner Z et al. The effects of L-carnitine supplementation on serum lipids : A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Curr Pharm Des 2019; doi: 10.2174/1381612825666190830154336.
3 Asadi M et al. The effect of L-carnitine supplementation on lipid profile and glycaemic control in adults with cardiovascular risk factors: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled clinical trials. Clin Nutr. 2019; pii: S0261-5614(19)30038-X.
4 Sheikhi A et al. The effect of supplementation with L-carnitine on apolipoproteins: a systematic review and meta-analysis of randomized trials. Eur J Pharmacol 2019;858:172493.
5 Vidal-Casariego A et al. Metabolic effect of L-carnitine on type 2 Diabetes mellitus: systematic review and meta-analysis. Exp Clin Endorcinol 2013;121:234-8.
6 Haghighatdoost F et al. The effect of L-carnitine on inflammatory mediators: a systematic review and meta-analysis of randomized clinical trials. Eur J Clin Pharmacol 2019;75:1037-46.
7 Pirmadah F et al. Does L-carnitine supplementation affect serum levels of enzymes mainly produced by liver? A systematic review and meta-analysis of randomized control trials. Eur J Nutr 2019; do:10.1007/s00394-019 02068-4.
8 Abbasnezhad A et al. Effect of L-carnitine on liver enzymes and biochemical factors in hepatic encephalopathy: a systematic review and meta-analysis. J Gastroenterol Hepatol 2019; doi: 10.1111/jgh.14765.
9 Rolim LC et al. Acetyl-L-carnitine for the treatment of diabetic peripheral neuopathy. Cochrane Database Syst Rev 2019;6:CD011265.
10 Subramaniam S & Fletcher C. Trimethylamine N-oxide: breathe new life. Br J Pharmacol 2018;175:1344-53.
11 Koeth RA et al. L-carnitine in omnivorous diets induces an atherogenic gut microbial pathway in humans. J Clin Invest 2019;129(1):373-387.
12 DiNicolantonio JJ et al. Association of moderately elevated trimethylamine N-oxide with cardiovascular risk: is TMAO serving as a marker for hepatic insulin resistance. Open Heart 2019:6:e000890.
13 Samulak JJ. Plasma Trimethylamine-N-oxide following cessation of L-carnitine supplementation in healthy aged women. Nutrients 2019;11:1322.
14 Canyelles M et al. Trimethylamine N-Oxide: a link among diet, gut microbiota, gene regulation of liver and intestine cholesterol homeostasis and HDL function. Int J Mol Sci 2018;19:3228.
15 Swiss Sports Nutrition Society. Carnitin / LCarnitin. 2018. http://www.ssns.ch/wp-content/ uploads/2018/12/SSNS-Supplementguide- Carnitin.pdf – assessed 10.10.2019.
16 Wall BT et al. Chronic oral ingestion of L-carnitine and carbohydrate increases muscle carnitine content and alters muscle fuel metabolism during exercise in humans. J Physiol 2011;589.4:963-73.
17 Grivas GV. The role of L-carnitine in distance athletes. Int J Sports Sci 2018;8(5):158-163.
18 Moradi M. Safety and efficacy of clomiphene citrate and L-carnitine in idiopathic male infertility. Urol J 2010;7(3):188-93.
19 Buhling K. Influence of oral vitamin and mineral supplementation on male infertility: a meta-analysis and systematic review. RBMO 2019;39(2):269-79.
20 Salas-Huetos A et al. The effect of nutrients and dietary supplements on sperm quality parameters: a systematic review and metaanalysis of randomized clinical trials. Ad Nutr 2018;9(6):833-48.