Идентификация и биохимия
Полное название: Общий карнитин и свободный карнитин в плазме (или сыворотке) крови.
Синонимы: L-карнитин, β-октри-триметиламмоний-бутанол, витамин BT (условно), свободный карнитин (free carnitine), общий карнитин (total carnitine), суммарный карнитин. Связанный карнитин (acylcarnitine) рассчитывается как разница между общим и свободным.
Ген: Кодирование белков, участвующих в метаболизме карнитина, осуществляется рядом генов. Ключевой транспортный белок OCTN2 кодируется геном SLC22A5 (solute carrier family 22 member 5), локализованным на хромосоме 5q31.1. Мутации в этом гене приводят к первичному дефициту карнитина.
Молекулярная масса: Молекулярная масса L-карнитина (C7H15NO3) составляет 161,20 г/моль.
Форма в биологических жидкостях: В плазме крови карнитин присутствует в двух формах: свободной (free carnitine) и эфирной (связанной с ацильными группами — acylcarnitines). Общий карнитин = свободный + ацильный карнитин.
LOINC-коды: LOINC-коды могут варьироваться в зависимости от лаборатории, метода и типа образца. Примерные коды: 19118-4 (Carnitine free/Plasma), 19119-2 (Carnitine total/Plasma), 19120-0 (Carnitine acyl/Plasma, calculated). Точные коды зависят от платформы и стандартизации.
SNOMED CT: SNOMED-коды также не стандартизированы единообразно. Возможные коды: 257099003 (L-carnitine measurement), 257100000 (Free carnitine measurement), 257101001 (Total carnitine measurement). Точные значения зависят от системы классификации в конкретной стране или учреждении.
Физиологическая роль
Карнитин — это водорастворимое соединение, синтезируемое преимущественно в печени, почках и мозге из аминокислотАминокислоты являются основными строительными блоками белков и играют ключевую роль в биологических процессах. Всего существует 22 стандартные аминокислоты, которые используются для синтеза белков в живых организмах. лизина и метионина при участии витаминов С, В6, ниацина и железа. Основная функция карнитина — транспорт длинноцепочечных жирных кислот через внутреннюю мембрану митохондрий для последующего β-окисления и выработки энергии (АТФ).
Механизм включает:
- Активацию жирной кислоты в цитозоле с образованием ацил-СоА.
- Перенос ацильной группы на карнитин с помощью карнитин-пальмитоилтрансферазы I (CPT I), образуя ацилкарнитин.
- Транслокацию ацилкарнитина через мембрану митохондрий с помощью карнитин-ацильного транслоказа (CACT).
- Обратное превращение в митохондриях с участием CPT II с восстановлением ацил-СоА и высвобождением свободного карнитина.
Помимо энергетической функции, карнитин участвует в детоксикации аккумулированных ацильных групп, поддержании баланса свободных коферментов А, регуляции апоптоза и модуляции окислительного стресса. Он также играет роль в сперматогенезе и функции скелетных мышц.
Патофизиология
Снижение уровня карнитина:
- Первичный дефицит карнитина — редкое аутосомно-рецессивное заболевание, вызванное мутациями в гене SLC22A5, приводящее к нарушению реабсорбции карнитина в почках и его массивной утрате с мочой. Проявляется кардиомиопатией, гипогликемией, мышечной слабостью, гепатомегалией.
- Вторичный дефицит возникает при:
- Нарушениях синтеза (дефицит витаминов, цирроз печени, хроническая болезнь почек).
- Повышенной утрате (гемодиализ, нефротический синдром).
- Увеличенном потреблении (жирные кислоты при нарушениях β-окисления, например, при дефиците CPT II).
- Приеме некоторых лекарств (валпроевая кислота, пивкаинид, гамма-бутиробетаин).
Повышение уровня свободного карнитина:
- Редко встречается. Может наблюдаться при избыточном приеме карнитина (добавки), но чаще всего не имеет клинического значения.
Повышение связанного (ацильного) карнитина:
- Связано с накоплением ацильных групп при нарушениях β-окисления жирных кислот (например, при дефиците ацил-СоА-дегидрогеназ: MCAD, VLCAD, LCHAD).
- Также может наблюдаться при метаболических блокадах, интоксикациях, диабетическом кетоацидозе, голодании.
Изменения профиля ацилкарнитинов (анализ с помощью тандемной масс-спектрометрии) используются в неонатальном скрининге для выявления врожденных ошибок метаболизма.
Референсные значения
| Показатель | Возраст | Пол | Референсный интервал | Единицы измерения | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|
| Свободный карнитин | Взрослые | М/Ж | 25 – 60 | мкмоль/л | Значения могут варьироваться между лабораториями |
| Свободный карнитин | Новорождённые | М/Ж | 15 – 45 | мкмоль/л | Нижний порог ниже, чем у взрослых |
| Общий карнитин | Взрослые | М/Ж | 30 – 80 | мкмоль/л | Зависит от метода определения |
| Связанный карнитин (расчетный) | Взрослые | М/Ж | 5 – 20 | мкмоль/л | Рассчитывается как: общий – свободный |
| Соотношение Связанный/Общий | Взрослые | М/Ж | 0,15 – 0,40 | отн. ед. | Повышается при нарушениях β-окисления |
Примечание: Референсные значения зависят от метода анализа, типа образца (сыворотка, плазма, цельная кровь), возраста и лаборатории. Для интерпретации необходимо использовать нормы, указанные в бланке конкретной лаборатории.
Методы определения
Основные методы количественного определения карнитина:
- Тандемная масс-спектрометрия (MS/MS) — золотой стандарт, особенно для неонатального скрининга и дифференциации форм ацилкарнитинов. Высокая чувствительность (до нмоль/л), позволяет одновременно определять свободный, общий и десятки ацильных форм. Платформы: AB Sciex, Waters, Shimadzu.
- Ферментативные методы (на основе карнитин-ацилкарнитин-трансферазы) — используются в автоматических биохимических анализаторах. Менее специфичны, но доступны в рутинных лабораториях. Чувствительность — порядка 5–10 мкмоль/л.
- Иммуноферментный анализ (ИФА) — применяется редко, в основном в исследовательских целях. Ограничен из-за перекрестной реактивности.
- Ионообменная хроматография с детекцией УФ или ЭСИ — высокоточный метод, но требует сложного оборудования и квалифицированного персонала.
Преаналитические требования:
- Образец: сыворотка или плазма (цитрат, гепарин). Избегать гемолиза.
- Забор: натощак, желательно в утренние часы. Недавний прием пищи или физическая нагрузка могут влиять на уровень ацильных форм.
- Хранение: при 2–8 °C до 24 ч; при -20 °C — до 1 месяца; при -80 °C — длительно.
- Для MS/MS — часто используют высушенные пятна крови (DBS), особенно у новорождённых.
Клинические показания
Когда назначают:
- Подозрение на первичный дефицит карнитина (семейный анамнез, кардиомиопатия, гипокетотическая гипогликемия у детей).
- Оценка вторичного дефицита при хронической болезни почек, диализе, циррозе печени.
- Мониторинг терапии L-карнитином (например, при гемодиализе или первичном дефиците).
- Диагностика врожденных ошибок метаболизма жирных кислот (в сочетании с профилем ацилкарнитинов).
- Оценка митохондриальных заболеваний или миопатий неясной этиологии.
- Исследование у пациентов с мышечной слабостью, усталостью, гепатомегалией, нарушениями ритма сердца.
Когда не назначают:
- Рутинная оценка усталости без дополнительных симптомов.
- Скрининг дефицита у здоровых лиц без факторов риска.
- Оценка эффективности спортивных добавок с карнитином (клиническая значимость сомнительна).
- Диагностика ожирения или метаболического синдрома (уровень карнитина не является маркером этих состояний).
Интерференции и ограничения
- Лекарства: Валпроевая кислота — вызывает вторичный дефицит за счет выведения карнитина с мочой и ингибирования его синтеза. Пивкаинид, гамма-бутиробетаин, цефалоспорины (например, цефепим) также могут снижать уровень.
- Биологические факторы: Гемолиз — может искажать результаты (эритроциты содержат высокий уровень карнитина). Голодание, физическая нагрузка, беременность — изменяют профиль ацилкарнитинов.
- Пищевые добавки: Прием L-карнитина приводит к повышению свободного и общего карнитина, что затрудняет интерпретацию.
- Ложные результаты: При использовании неточных методов (например, старых ферментативных) возможна недооценка или завышение. В DBS (высушенные пятна) возможны искажения из-за неравномерного распределения крови.
- Ограничения: Один показатель «свободный карнитин» недостаточен для диагностики врожденных ошибок метаболизма — требуется профиль ацилкарнитинов. Нормальный уровень не исключает функциональные нарушения транспорта.
Интерпретация и тактика
Снижение свободного карнитина:
- При подозрении на первичный дефицит — подтвердить молекулярным анализом SLC22A5, оценить уровень в моче, провести тест на реабсорбцию.
- При вторичном дефиците — устранить причину (например, коррекция диализа, отмена валпроата при возможности).
- Терапия L-карнитином: целевые значения — поддержание свободного карнитина в верхней половине референсного диапазона (например, 50–60 мкмоль/л у взрослых). Дозы: 50–100 мг/кг/сут (дети), 1–3 г/сут (взрослые).
Повышение связанного карнитина или соотношения ацильный/свободный:
- Требует расширенного анализа профиля ацилкарнитинов методом MS/MS.
- При выявлении специфических форм (например, C8, C16-OH) — направить к метаболическому генетику.
- Возможно назначение диеты с ограничением жиров, избегание голодания, прием среднечепочечных триглицеридов (в случае MCAD-дефицита).
Советы пациенту:
- Не начинайте прием добавок с карнитином без консультации врача.
- Сообщите врачу обо всех принимаемых препаратах, особенно валпроевой кислоте.
- Сдавайте анализ натощак, избегайте интенсивных нагрузок перед сдачей крови.
- При подтвержденном дефиците — строго соблюдайте режим приема L-карнитина и график контроля.
Связь с другими маркерами
Карнитин интерпретируют в комплексе с:
- Профиль ацилкарнитинов (MS/MS) — для выявления специфических нарушений β-окисления.
- Ацилглицин в моче — при подозрении на изобутрилкоэнзим-А-дегидрогеназную недостаточность.
- Креатинфосфокиназа (КФК) — при миопатиях.
- Трансаминазы, Аммиак, Лактат — при подозрении на митохондриальные болезни.
- Глюкоза, кетоны — при гипогликемии, особенно у детей.
- ЭКГ, ЭхоКГ — при кардиомиопатии или аритмиях.
В неонатальном скрининге — в рамках панели из 30–50 метаболитов, включая аминокислоты и ацилкарнитины.
Вывод
Анализ общего и свободного карнитина — важный инструмент диагностики первичных и вторичных дефицитов, врожденных ошибок метаболизма жирных кислот и оценки состояния пациентов с митохондриальными заболеваниями. Свободный карнитин отражает доступность кофактора, а соотношение с ацильной формой указывает на нарушения в β-окислении. Интерпретация требует учета клинической картины, метода анализа и сопутствующих маркеров. Референсные значения зависят от возраста и лаборатории. Золотой стандарт — тандемная масс-спектрометрия. Терапия L-карнитином показана при подтвержденном дефиците, с контролем уровня в динамике.