L-카르니틴과 지방산 연소

L-카르니틴 (L-carnitine)

L-카르니틴은 염기성 아미노산인 라이신(lysine)과 메티오닌(methionine), 그리고 암모늄이온(NH4+)을 함유하고 있는 비타민 B 복합체입니다. L-카르니틴은 우리 몸에서 지방 및 지방산 대사와 밀접하게 관련되어 있으며 에너지 생산에도 관여합니다. 우리 몸에  지방은 지방분해 효소에 의해 지방산(fatty acid)과 글리세롤(glycerol)로 분해(lipolysis)됩니다. 이후에 운반체(shuttle) 역할을 하는 L-카르니틴은 지방산을 미토콘드리아 막을 통과시키고 기질로 옮겨 지방산이 에너지를 낼 수 있도록 돕습니다. 그런데 만약에 L-카르니틴이 부족하면 지방산을 분해하여 에너지를 생산하는 데 문제가 생길 수 있습니다.

카르니틴 (carnitine) [그림출처 위키피디아]

우리 몸이 필요로 하는 L-카르니틴 양을 100%로 본다면, 보통 간과 신장에서 생합성되는 L-카르니틴의 양이 25% 정도라서 부족한 나머지 75%는 식품을 섭취하여 보충해야 합니다. 꽤 많은 양을 식품에서 보충해야 하기 때문에 잘못된 생활습관, 다이어트 식단 조절, 편식처럼 식습관 변화에 따라서 L-카르니틴이 부족해지기 쉽습니다. 게다가 우리 몸에 있는 L-카르니틴의 양은 20 대에 생합성량이 가장 높으면서 양이 많았다가 나이가 들어감에 따라서 생합성 기능이 저하되면서 양도 감소하게 됩니다. 그래서 나이가 들어 나잇살이 생기거나 조금만 먹어도 살이 찌는 이유 중 하나로 체내 L-카르니틴의 양이 감소하기 때문이라고 보는 시각도 있습니다.

 

 

 

지방산 대사

L-카르니틴은 미토콘드리아에서 지방산이 분해되고 에너지로 변환되는 과정에서 반드시 필요한 물질입니다. 지방산은 세포질 내 효소에 의해 coenzyme A(CoA)가 붙어 Acyl-CoA로 활성화됩니다. 그리고 Acyl-CoA는 세포질 외막의 carnitine acyltransferase 1 효소에 의해 지방산 사슬이 카르니틴의 하이드록시기(-OH)로 옮겨지고 미토콘드리아 외막을 확산하여 통과합니다. 지방산이 붙은 L-카르니틴은 미토콘드리아 내막 효소인 acyl-carnitine/carnitine cotransporter에 의해서 1개의 acyl-carnitine은 내막 안으로, 1개의 free carnitine은 막 사이 공간으로 옮겨져 내막 안으로 운반되고, carnitine acyltransferase 2에 의해 지방산이 떨어져 다시 Acyl-CoA 형태가 됩니다. 이 과정에서 떨어진 L-카르니틴은 다시 세포질로 이동하여 운반체로 재활용되며 순환됩니다.

일반적으로 지방산은 길고 큰 장쇄 지방산으로 되어있어 유리 상태로 존재하기 어렵습니다. 그래서 L-카르니틴은 미토콘드리아 내막을 통과하기 위해 전이효소 carnitine acyltransferase 1에 결합하여 기질 부분에 이송되고, 그 역반응을 촉매 하는 효소인 carnitine acyltransferase 2에 의해 다시 CoA로 전이되어 생성된 acyl-CoA가 β-산화계(지방산이 acetyl-CoA가 되는 과정)의 기질이 되면서 에너지가 생성되는 것입니다.

 

 

 

 

 

 

L-카르니틴 함유 식품

 

(사진출처 unplash)

우리 몸에서 L-카르니틴을 합성할 때 필요한 주된 원료는 아미노산입니다. 때문에 단백질을 섭취하여 L-카르니틴의 생합성 효율을 높일 수 있습니다. 다만, 주원료가 있다고 합성되는 것은 아닙니다. 합성을 위해서는 비타민 C, 마그네슘, 철분, 비타민 B3, B6 등과 같은 조효소가 필요하기 때문에 이를 함유하고 있는 식품을 섭취하여 보충해줘야 합니다.

 

그런데 L-카르니틴 자체를 다량 함유하고 있는 경우도 있습니다. 특히, 양고기와 소고기 같은 육류의 붉은 살 부분에 다량 함유되어 있는데요. 양고기의 경우 100 g에 131.6 mg의 L-카르니틴을 함유하고 있어 가장 높고, 소고기는 100g에 94 mg을 함유하고 있습니다. 섭취한 L-카르니틴의 대부분은 나트륨 의존 능동수송(active trasnport)으로 소장에 흡수됩니다. 구강으로 섭취했을 때 L-카르니틴의 생체에 이용되는 확률은 16~87%까지 다양합니다.

 

L-카르니틴은 언제 먹어야 흡수가 잘 되는가에 대한 많은 논쟁이 있는데요. 최근 연구에 따르면, 탄수화물과 같이 섭취했을 때 체내 L-카르니틴의 양이 증가했다는 결과가 있었습니다. 조금 자세히 이야기하면, 인슐린이 L-카르니틴이 흡수하는데 결정적인 역할을 한다고 하는데요. 탄수화물 섭취로 혈액 속 포도당이 증가하고 이는 다시 인슐린 분비가 촉진되어 L-카르니틴의 흡수를 늘린다는 이야기입니다. 

 

 

표1. 식품에 함유되어 있는 L-카르니틴의 함량

식품	단위	함량 (mg)
양고기	100 g	131.6
소고기	100 g	94
돼지고기	100 g	27.7
베이컨	100 g	23.3
대구	100 g	5.6
닭가슴살	100 g	3.9
아메리칸 치즈	100 g	3.7
아이스크림	100 ml	3.7
우유	100 ml	3.3
호밀빵	100 g	0.36
식빵	100 g	0.147
쌀밥	100 g	0.0449
달걀	100 g	0.0121

 

일반적으로 하루에 20~200 mg 정도의 L-카르니틴을 섭취해야 합니다. 그러나 채식 위주의 식단으로  육류가 부족한 사람들의 경우 하루에 1,000 mg 정도를 섭취해야 합니다. 참고로 최대 하루에 섭취할 수 있는 L-카르니틴 섭취량은 2,000 mg입니다.

 

 

 

 

 

L-카르니틴의 기능성

L-카르니틴은 체내에 축적된 체지방을 에너지로 전환시켜 체지방 감소에 도움 줄 수 있습니다. 체지방 감소 기능성원료인 가르시니아 캄보지아 추출물(HCA)처럼 탄수화물이 지방으로 합성 및 전환되는 것을 막는 간접적인 방식이 아니라, 세포 내에서 체지방의 산화 능력을 높여 적극적으로 체지방을 감소시키는 기능을 갖기 때문에 보다 궁극적으로 체지방 감소에 영향을 줄 수 있다는 평가를 받고 있습니다.

(사진출처 unplash)

미국 국립생물정보센터(National Center for Biotechnology Information, NCBI)가 운영하는 데이터베이스 Pubmed에 L-카르니틴과 관련된 논문이 1만 4,000여 건일 정도로 방대하게 연구가 수행되어 왔습니다. 때문에 L-카르니틴의 기능과 효과는 어느 정도 검증된 것이라고 볼 수 있습니다.

L-카르니틴 섭취로 얻을 수 있는 효과는 지질대사 항진과 함께 지방간의 증상 완화를 기대할 수 있습니다. 그러나 결핍이 있을 경우에는 지방간, 심장 비대가 나타날 수 있으며 아세틸콜린의 분비 감소시켜 알츠하이머 질환을 악화시키는 등의 영향을 줄 수 있습니다.

 

 

 

 

L-카르니틴 보충제 원료

의약품이나 식품원료에 주로 사용되는 L-카르니틴은 순수한 L-카르니틴과 안전한 보존성을 위해 순수한 L-카르니틴에 주석산염(tartrate)을 화학적으로 결합시킨 L-카르니틴 타르트레이트가 있습니다. 수분을 끌어당기는 성질이 강한 순수한 L-카르니틴은 주사제나 콜로이드 등 액상 원료에 사용되고, 주석산염을 화학적으로 결합시킨 L-카르니틴 타르트레이트는 알약 제조에 사용됩니다. L-카르니틴과 L-카르니틴 타르트레이트의 생리적 기전은 L-카르니틴을 보충하는 것에 차이가 없으므로 동일합니다.

국내에서 판매되는 L-카르니틴과 관련된 건강기능식품의 원료명은 L-카르니틴 타르트레이트이고, 기능성분은 L-카르니틴입니다. L-카르니틴 기능성원료는 생리활성 등급 2등급으로 '체지방 감소에 도움을 줄 수 있음'으로 표기됩니다. L-카르니틴의 일일섭취량은 2,000mg/day이며 섭취 시 특별한 주의사항은 없습니다.

이 외에도 다양한 화합물 형태가 존재하는데 대부분 외국 영양보충제가 이에 해당합니다(아래 박스 참고). L-카르니틴을 섭취하고자 하는 목적에 따라 L-카르니티니 섭취 형태를 선택할 수 있습니다. 하지만 국내 식품의약품안전청에서 건강기능식품으로 인정한 기능성원료 형태는 L-카르니틴 타르테이트이므로 이를 유념하고 관련 건강기능식품 및 보충제를 선택해야 합니다.

 

 

순수한 L-카르니틴
운동선수가 가장 많이 사용하는 형태의 L-카르니틴이며 높은 생체 이용률이 특징입니다. 신진대사 관련 건강 문제에 효과가 입증되었습니다. 이 특성 때문에 약 반세기 동안 거식증과 비만 치료에 사용되었습니다.

L-카르니틴 타르트레이트
이 형태는 과체중인 사람들에게 권장됩니다. 생체 이용률이 순수한 L-카르니틴과 유사하거나 높습니다. L-카르니틴 타르트레이트는 소화 과정을 거쳐 산과 순수한 L-카르니틴으로 분해됩니다.

아세틸 L-카르니틴
가장 최근에 발명된 형태 중 하나로 아세틸 L-카르니틴은 뇌로 들어갈 수 있습니다. 이러한 특성때문에 신경 자극 효과가 있습니다. 이것은 지방 연소와 함께 사람이 뇌 활동도 증가시킬 수 있다는 것을 의미합니다.

프로피오닐 L-카르니틴
L-카르니틴 에스테르와 글리신이 포함되어 있습니다. 이들 성분의 조합으로 지질 대사를 자극하고 산화질소의 합성을 높이는 효과를 얻을 수 있습니다. 이 형태의 가장 유용한 특성 중 하나는 혈관 확장 효과입니다. 심장병이 있는 사람에게 권장됩니다. 무엇보다도 이 보충제는 테스토스테론 합성을 향상하고 훈련 중 근육에 젖산이 축적되는 것을 줄입니다. 또한, 프로피오닐은 만성 피로 개선에 도움을 줄 수 있습니다.

L-카르니틴 푸마레이트
L-카르니틴은 순수한 L-카르니틴과 푸마르산이 결합된 형태입니다. 과체중과 심혈관계에 긍정적인 영향을 줍니다.

[출처 themeformen.ru]

 

 

 

섭취시 유의점

L-카르니틴을 과잉섭취하면 메스꺼움, 복부 불편, 설사 등의 위장 장애 등의 부작용이 생길 수 있습니다.

 

 

레퍼런스

-건강기능식품 기능성 평가 가이드-(1) 체지방 감소에 도움 편, 식품의약품안전청 (2021.3)