L-CARNITINA

EL PAPEL CLAVE DE LA
L-CARNITINA
EN EL METABOLISMO
ENERGÉTICO
Dan Zekaria y Joseane Willamil, Lohmann Animal Health GmbH
La L-carnitina desempeña un papel clave en el metabolismo
energético de los animales. La L-carnitina es sintetizada en los
riñones y en el hígado a partir de lisina y metionina en un proceso
de degradación proteica. Mediante la dieta se aporta L-carnitina,
aunque las cantidades contenidas en materias primas de origen
vegetal son bajas.
MECANISMO DE ACCIÓN
La L-carnitina presenta principalmente dos funciones
en el metabolismo energético: transporte (SHUTTLE)
y tampón (BUFFER). La función SHUTTLE es la más
descrita y conocida. A pesar de que la función BUFFER
es menos conocida, es crucial para el metabolismo
energético de las grasas y de los hidratos de carbono.
Se han atribuido a la L-carnitina otros beneficios en el
metabolismo, aunque los mecanismos de acción no
han sido completamente aclarados.
FUNCIÓN SHUTTLE
Consiste en el transporte de Ácidos Grasos Libres
(AGL) desde el citoplasma a la mitocondria.
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Los ácidos grasos de cadena media y larga
acceden a la mitocondria solo si están
ligados a la L-carnitina, formando Acylcarnitina.
Una vez dentro de la mitocondria son oxidados y
usados como fuente de energía (Figura 1).
Las principales fuentes para el metabolismo energético
son la glucosa y los ácidos grasos. Existe un mecanismo
llamado CICLO DE RANDLE (ciclo de glucosa-ácido graso)
que explica la competencia entre estos combustibles
como fuente de energía para la mitocondria.
En resumen, cuando se utilizan ácidos grasos
como fuente energía el mecanismo de la
glucosa es reducido y viceversa.
Cuando se movilizan gran cantidad de ácidos grasos
para atender la demanda energética, la capacidad
de la mitocondria para usarlos puede verse superada
provocando la formación de cuerpos cetónicos y
bloqueando a la vez el uso de la glucosa.
LA ACCIÓN DE LA L-CARNITINA
TAMPONA EL EXCESO DE
ÁCIDOS GRASOS QUE NO
PUEDEN SER USADOS, REDUCE
LA FORMACIÓN DE CUERPOS
CETÓNICOS Y ESTIMULANDO
LA OXIDACIÓN DE GLUCOSA.
(Ver Figura 2 - Efecto BUFFER - página siguiente)
A
AcilCoA +
carnitina
1
Membrana interna
de la mitocondria
2
Espacio intermembrana
3
Membrana externa de
la mitocondria
Los ácidos grasos entran en la célula, donde se convierten
en acilCoA.
AcilCoA +
carnitina
a
itin
n
car
Acil
B
Figura 1. Función SHUTTLE de la L-carnitina
A
Matriz de la mitocondria
B
Citoplasma
Aciltransferasa I (CPTI)
CPT I: conversión de la acilCoA a acilcarnitina. Permite
el transporte del ácido graso a través de la membrana
mitocondrial vía CAT.
La CPT II convierte la acilcarnitina de nuevo a acilCoA,
que a su vez puede ser oxidada y entra en el ciclo de ácido
cítrico.
Aciltransferasa II (CPTII)
Translocasa (CAT )
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FUNCIÓN BUFFER
L-CARNITINA
AcetilCoA
Cuerpos
Cetónicos
Acetilcarnitina
CoA
Actividad
PDH
AcetilCoA
AcetilCoA
CoA ratio
Oxidación
Glucosa
Cuerpos
Cetónicos
Actividad
PDH
Oxidación
Glucosa
Figura 2. Función BUFFER de la L-carnitina.
El ciclo de Randle controla la selección de combustible , adapta el suministro de sustrato y la demanda en los tejidos.
OTRAS FUNCIONES
La L-carnitina aumenta la síntesis de algunas
hormonas como el “FACTOR DE CRECIMIENTO INSULÍNICO”
(Insulin-like Growth Factor, IGF) que es clave para el
desarrollo muscular y el metabolismo en aves y
mamíferos (Ducles, 2005).
CUANDO LA
SUPLEMENTACIÓN
ES NECESARIA
En condiciones fisiológicas, la L-carnitina endógena y
de la dieta es suficiente para atender las necesidades
del organismo, pero en algunas situaciones pueden
aparecer deficiencias.
El IGF (Factor de crecimiento insulínico) estimula la
proliferación, la diferenciación y el desarrollo de
células musculares en diferentes especies así como
el crecimiento anabólico de estas fibras musculares
(Florini et al., 1996).
En animales muy jóvenes, el hígado y los riñones
no están suficientemente maduros para producir
la cantidad necesaria de L-carnitina. Durante el
crecimiento, el cuerpo prioriza la formación de
proteína en vez de degradarla, pudiendo provocar
una disminución de la síntesis de L-carnitina.
En las aves, tiene un papel importante en el
crecimiento, metabolismo y desarrollo de los
embriones (King y Scannes, 1986; Girbau et al., 1987) y un
aumento de su concentración puede promover un
precoz crecimiento y deposición muscular.
En situaciones catabólicas, como el periodo de puesta,
el organismo se enfrenta a una alta carga metabólica
donde la producción endógena y la dieta no cubren
la demanda de L-carnitina para atender funciones de
SHUTTLE y de BUFFER.
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El periodo de puesta es un desafío en los sistemas
actuales de producción de reproductoras y ponedoras,
precisando un metabolismo energético eficaz para
alcanzar buenos resultados productivos.
PERSISTANCIA DE LA PUESTA EN %
100
Son conocidos los problemas de hígado graso en
ponedoras y el estado catabólico durante el periodo
de puesta. En estas situaciones, la L-carnitina optimiza
la utilización de energía y protege el hígado gracias a
la función BUFFER.
a
98
a
96
b
94
Suplementación con
L-carnitina
Grupo control
a
b
92
INICIO DE LA
SUPLEMENTACIÓN
CON L-CARNITINA
90
88
SEM. 1-4
SEM. 5-8
b
SEM. 9-12
SEM.13-16
SEM. 17-20
SEM. 21-24
Figura 3. Persistencia de la puesta de
gallinas ponedoras suplementadas con 20
ppm de L-carnitina en relación al grupo
control.
SEMANAS
Fuente: prueba realizada en Alemania, datos internos; a, b significa diferencias estadísticas entre tratamientos (p<0,05).
Resultados de campo muestran que la suplementación con 20ppm de L-carnitida a partir de 19 semanas de edad aumentan la pesistancia de
la puesta.
En gallinas suplementadas con L-carnitina se ha
demostrado un aumento en la incubabilidad de los
huevos (Suchy et al., 2002; Adabi et al., 2006) como resultado
de una mayor tasa de puesta y un mejor desarrollo
embrionario, que proporciona una menor tasa de
mortalidad.
Igualmente, la suplementación a reproductoras con
L-carnitina ayuda en la absorción del saco vitelino
(Nouboukpo et al., 2010).
El mejor desarrollo embrionario se atribuye a la
optimización de la fuente de energía (yema) y al
aumento de la concentración del IGF.
Casi el 90% de la energía necesaria para el desarrollo
del embrión proviene de la oxidación de los ácidos
grasos y de los lípidos de la yema. El aumento de la
concentración de L-carnitina en la yema (Richter et al.,
1998; Mehlhorn, 2004; Adabi et al., 2006; Peebles et al., 2007) ayuda al
embrión a utilizar esta fuente de energía.
Este efecto puede también explicar una mejor
utilización del saco vitelino por los pollitos en sus
primeros días de vida.
Por otro lado, la L-carnitina aumenta la concentración
de IGF-1 en los embriones y en el plasma de pollitos
de un día (Shafey et al., 2010). Así, un mejor desarrollo
embrionario también contribuiría a explicar la mejor
incubabilidad encontrada en los estudios y el mayor
peso de los pollitos de un día (Shafey et al., 2010).
SE HA DEMOSTRADO
UNA MEJORA DE LA
INCUBABILIDAD, MAYOR
TASA DE PUESTA Y MEJOR
DESARROLLO EMBRIONARIO
CON L-CARNITINA
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EFICIENCIA EN EL PERIODO DE PUESTA
Los beneficios de la L-carnitina para la reproducción
también se aprecian en la espermatogénesis de los
machos.
Gracias al efecto tampón y a su efecto antioxidante
(protegiendo las membranas del espermatozoide
aumentando su longevidad), la suplementación
incrementa el volumen de semen, la calidad y la
cantidad de espermatozoides. Como consecuencia,
aumenta el número de huevos fertilizados y su
incubabilidad.
En un estudio con gallos suplementados con
L-carnitina, se demostró el aumento de la
concentración de espermatozoides (Neuman et al.,
2002) y la reducción de uno de los marcadores de
peroxidación lipídica, el malonaldehido (MAL), que
indica una mejor calidad del semen.
Adabi y colaboradores (2006) han mostrado los beneficios de un programa combinado de suplementación con L-carnitina en gallos (500 ppm) y reproductoras
(60 ppm). En este estudio, diversos parámetros fueron mejorados por la suplementación con L-carnitina en relación al grupo control, como la concentración de
L-carnitina en yema (10 vs. 6 mg/Kg, respectivamente), la producción de huevos, la tasa de fertilidad e incubabilidad (Ver Figura 4).
100
90
80
70
Suplementación con
L-carnitina
Grupo control
60
50
40
30
20
Figura 4. Efecto de la suplementación de L-carnitina
en gallos (500 ppm) y reproductoras (60ppm) sobre la
producción de huevos e índices reproductivos
10
0
PRODUCCIÓN DE
HUEVOS %
TASA DE
FERTILIDAD %
INCUBABILIDAD
%
Fuente: Adaptado de Adabi et al. (2006); a, b significa diferencias estadísticas entre tratamientos (p<0,05).
GRASA ABDOMINAL Y ESTRÉS CALÓRICO
La L-carnitina optimiza la oxidación de los ácidos
grasos y reduce su disposición a ser esterificados
decreciendo su acumulación como tejido adiposo
abdominal.
Diversos estudios muestran una reducción estadísticamente significativa en el porcentaje de la grasa
abdominal en pollos suplementados con L-carnitina
(Xu et al., 2003, Ghods et al., 2010; Rezaei et al., 2007). De la misma
forma Rabie y colaboradores (1998) reportaron que la
suplementación con L-carnitina en la dieta de pollos
de engorde incrementaba el rendimiento de pechuga
mientras que la cantidad de grasa intraabdominal se
reducía.
Resultados similares fueron encontrados en otro estudio, donde la suplementación de 30 ppm de L-carnitina demostró una mejora significativa del rendimiento de
canal y reducción del porcentaje de la grasa abdominal (Ver Tabla 1).
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Control
L-carnitina
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MACHOS
HEMBRAS
Diferencia (%)
Control
L-carnitina
Diferencia (%)
Peso (g)
2102
2101
-
1769
1864
+ 5,3
Músculo (%)
81,5
83,0
+ 1,8
80,4
85,5
+6,7
Grasa Abdominal (%)
1,10
0,55
- 50
1,15
0,46
-60
Tabla 1. Rendimiento de la canal en pollos de engorde tratados con 30 ppm L-carnitina.
Fuente: prueba realizada en Rusia, datos internos.
Finalmente, la suplementación con L-carnitina
durante el estrés calórico ha mostrado ser beneficiosa.
Durante el desarrollo del estrés calórico disminuye la
ingesta del pienso y aumento la frecuencia cardiaca.
El músculo cardíaco utiliza los ácidos grasos como
principal fuente de energía. Teniéndose en cuenta
que el estrés disminuye la producción endógena de
L-carnitina y que ésta ejerce de shuttle para los ácidos
grasos, la suplementación con L-carnitina ayuda
al organismo durante este desafío. Celik y colaboradores
(2003) demostraron que la aplicación conjunta de
L-carnitina y ácido ascórbico impactó positivamente
en pollos de engorde en condiciones de crianza a
altas temperaturas.
CONCLUSIONES
La rápida evolución genética en las estirpes
productoras actuales ha generado unas necesidades
energéticas y metabólicas más exigentes.
Mientras tanto, las dietas están basadas en materias
primas vegetales de bajo contenido en L-carnitina
que no siempre permiten una adecuada gestión de
las fuentes energéticas en el organismo.
Los requerimientos son aún mayores en climas cálidos
donde la incidencia del estrés calórico en verano es un
desafío en la producción.
En avicultura, los beneficios de un aporte adecuado de L-carnitina
son evidentes.
En gallinas, la suplementación con L-carnitina aumenta la
persistencia de la puesta. Además, en reproductoras la L-carnitina
eleva el número de huevos fertilizados y la incubalidad.
Por último, la L-carnitina mejora el rendimiento de la canal,
disminuyendo la grasa abdominal en pollos de engorde. También
mejora el desempeño de las aves en situaciones de estrés
calórico.
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