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Untersuchung zur Sicherheit von L-Carnitin als Nahrungsergänzungsmittel mithilfe einer Multiplattform-Metabolom-Analyse
Projekt
Förderkennzeichen: MRI-OG-08-54401Metabolomics3
Laufzeit: 01.01.2014
- 29.02.2016
Forschungszweck: Angewandte Forschung
L-Carnitin wird im Stoffwechsel des Menschen gebildet und für den Fettstoffwechsel benötigt. In den letzten Jahren wird L-Carnitin als Nahrungsergänzungsmittel angeboten und als Mittel zur Steigerung der Fettverbrennung und der körperlichen Leistungsfähigkeit beworben, obwohl diese Wirkungen bisher nicht bewiesen sind. Wird L-Carnitin in hohen Mengen aufgenommen, ist damit zu rechnen, dass nur ein Teil der Substanz im Darm direkt resorbiert und der andere Teil von Darmbakterien abgebaut wird. Dabei können Stoffe wie Trimethylamin und Trimethylamin-N-oxid entstehen, die im Verdacht stehen, das Gefäßsystem zu schädigen. Weiterhin kann aus diesen Stoffen u. U. die kanzerogene Verbindung N-Nitrosodimethylamin gebildet werden. In einer chronischen Toxizitätsstudie an Ratten konnten zwar keine adversen Langzeiteffekte von L-Carnitin hinsichtlich des Gefäßsystems und der Entstehung von präneoplastischen Läsionen beobachtet werden [1]. Mögliche Auswirkungen auf den Metabolismus und das Metabolitenprofil wurden bisher nicht untersucht. Ziel des Projektes ist es, die Auswirkungen einer Langzeitsupplementierung von L-Carnitin auf das Metabolitenprofil im Blutplasma von Ratten zu untersuchen. Mit Hilfe gerichteter und ungerichteter Analysenverfahren (GC×GC-MS und LC-MS) sollen hierbei sowohl endogene Verbindungen des Stoffwechsels als auch Carnitin-Metabolite erfasst werden [2-4]. [1] Empl MT et al., The influence of chronic L-carnitine supplementation on the formation of preneoplastic and atherosclerotic lesions in the colon and aorta of male F344 rats. Archives of Toxicology, 2014. [2] Kulling SE, Weinert CH et al., Metabolomics: Ungerichtete Analysen in Lebensmitteln. Forschungsreport 2/2014. [3] Weinert CH, Über die Eignung der umfassenden zweidimensionalen Gaschromatografie mit Quadrupol-MS-Detektion (GC×GC-qMS) für die Durchführung von Metabolomanalysen humaner und pflanzlicher Matrizes. Dissertation, Karlsruher Institut für Technologie, 2014. [4] Weinert CH, Egert B, Kulling SE, Comprehensive two-dimensional gas chromatography combined with a fast-scanning quadrupole mass spectrometer (GC×GC-qMS): Suitable for untargeted large-scale metabolomics? Journal of Chromatography A, 2015 (eingereicht).
In einer von der Tierärztlichen Hochschule Hannover durchgeführten Toxizitätsstudie wurden Ratten über ein Jahr mit bis zu 0.5 g/L L-Carnitin im Trinkwasser supplementiert. Für das vorliegende Projekt wurden Blutproben dieser Studie mit gerichteten und ungerichteten LC-MS/MS- und GC×GC-MS-Methoden analysiert (Metabolomics-Ansatz), um festzustellen, inwieweit die Supplementierung mit L-Carnitin zu Änderungen im Metabolitenprofil oder der Bildung neuer unbekannter Metaboliten führt. Insgesamt wurden mit der Kombination der Methoden 359 Metaboliten sicher erfasst, davon waren 29 Metaboliten aus unterschiedlichen Substanzklassen durch die Verabreichung von L-Carnitin signifikant beeinflusst. Die meisten Metaboliten (u.a. organische Säuren, Aminosäuren, Phospholipide, Zucker) zeigten hierbei jedoch nur eine geringe Änderung (meist Verringerung) der Plasmakonzentration, deren biologische Bedeutung zudem unklar ist. Die Plasma-Konzentration von L-Carnitin selbst war durch die Supplementierung leicht erhöht (max. 26% bei höchster Dosierung). Eine sehr starke und dosisabhängige Änderung zeigte ein wichtiger Metabolit von L-Carnitin, das Trimethylamin-N-oxid (TMAO): In der höchsten Dosierung waren die TMAO-Konzentrationen im Durchschnitt zehnfach gegenüber der Kontrollgruppe erhöht (25,0 µmol/L vs. 2,5 µmol/L). Weitere drastische Änderungen im Metabolom wurden nicht gefunden. Da aber nicht abschließend geklärt ist, inwieweit TMAO ein Risikofaktor für die Entwicklung von kardiovaskulären Erkrankungen ist, kann ein gesundheitliches Risiko durch erheblich erhöhte TMAO-Plasmagehalte nicht sicher ausgeschlossen werden.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Ernährungsphysiologie
- Lebensmittelchemie
Rahmenprogramm
Förderprogramm
Ausführende Einrichtung
MRI - Institut für Sicherheit und Qualität bei Obst und Gemüse (MRI-OG)
