左旋肉碱
左旋肉碱（英语：L-carnitine），化学名为 (R)-3-羟基-4-(三甲氨基)丁酸，是一种天然存在的季铵盐类化合物。它在人体中作为线粒体脂肪酸β-氧化的必需辅助因子，负责将长链脂肪酸转运至线粒体内膜进行氧化供能，并非直接“燃烧”脂肪的催化剂。左旋肉碱可由人体内源性合成，主要器官为肝、肾和脑，也可从动物性食物中大量获取，属于条件必需营养素——即健康成人通常能合成足量，但在某些生理（如新生儿）或病理状态下需外源补充。其对映异构体 D-肉碱 无生理活性且具有毒性，可竞争性抑制左旋肉碱的利用。
历史
1905年，俄国化学家 Gulewitsch 和 Krimberg 首次从肉提取物中分离出该物质。1927年确认其化学结构。1947年，Fraenkel 发现黄粉虫幼虫的生长需要一种存在于肝脏中的因子，命名为“维生素 BT”。1952年 Carter 等确定该因子即为肉碱。直到1973年，肉碱作为长链脂肪酸跨线粒体膜载体的关键功能才被阐明。
生物化学与生理功能
- 脂肪酸转运的核心机制
长链脂肪酸（碳原子数 ≥14）无法直接透过线粒体内膜。在线粒体外膜经酰基辅酶A合成酶活化为脂酰辅酶A后，由 肉碱棕榈酰转移酶-1（CPT-1） 将脂酰基转移到左旋肉碱上，生成 脂酰肉碱。此后，脂酰肉碱通过 肉碱-脂酰肉碱转位酶（CACT） 进入线粒体基质，再由 肉碱棕榈酰转移酶-2（CPT-2） 重新释放脂酰辅酶A进行β-氧化。左旋肉碱则返回胞质，完成循环。这一 肉碱穿梭系统 是脂肪组织动员利用的关键限速步骤。
- 缓冲辅酶A池
激烈运动或代谢应激时，线粒体内游离辅酶A与乙酰辅酶A的比例失衡。左旋肉碱可接受乙酰基形成乙酰左旋肉碱，从而释放辅酶A，维持三羧酸循环与能量代谢的正常进行。
- 抗氧化与抗凋亡
通过降低细胞内长链脂酰辅酶A的堆积（该类物质可破坏膜结构、促进氧化应激），左旋肉碱间接保护线粒体完整性，减少活性氧产生并抑制凋亡信号。
生物合成与调节
人体以 L-赖氨酸 和 L-蛋氨酸 为前体，经以下关键步骤合成：
· 赖氨酸在特定甲基转移酶催化下，利用S-腺苷甲硫氨酸进行三甲基化，形成 ε-N-三甲基赖氨酸（TML）。
· TML 在 TML 双加氧酶（需维生素C和Fe²⁺作辅因子）作用下羟化为 β-羟基-TML。
· 裂解为 γ-丁酰甜菜碱醛，进一步氧化成 γ-丁酰甜菜碱（即肉碱前体）。
· 最后由 γ-丁酰甜菜碱双加氧酶（同样依赖维生素C）羟化生成左旋肉碱。
肝脏和肾脏是主要合成场所，但肾合成能力有限；脑部亦可微量合成。因合成过程的限速酶依赖维生素C，严重维生素C缺乏可导致继发性肉碱不足。新生儿（尤其早产儿）肉碱合成酶活性极低，需依赖外源供给，故配方奶粉中常添加强化。
食物来源、吸收与稳态
· 食物含量：红肉（牛肉、羊肉）含量最丰，约每100克含80–120毫克；猪肉、乳制品、鱼和禽类次之；植物性食物含量极低，严格素食者体内游离肉碱水平通常比杂食者低10–20%，但通过自身合成适应性调节，缺乏症状罕见。
· 吸收机制：肠道吸收通过 Na⁺ 依赖的有机阳离子/肉碱转运蛋白 OCTN2，主动转运为主，口服生物利用度约5–18%。肾脏同样依赖 OCTN2 重吸收，以维持体内动态平衡（约98%过滤负荷被重吸收）。最终排泄主要通过尿液，形式为游离肉碱及乙酰肉碱。
缺乏症
原发性肉碱缺乏症（PCD）：常染色体隐性遗传，多由 SLC22A5 基因 突变导致 OCTN2 转运体功能缺陷，使细胞内肉碱水平严重降低、尿中大量丢失。典型临床表现为婴儿期低酮性低血糖、扩张型心肌病、骨骼肌无力和肝功能障碍，可危及生命。生化诊断依据极低的血浆游离肉碱（<5 μmol/L）。早期补充药理剂量的左旋肉碱可完全逆转心肌病变和肌无力。
继发性肉碱缺乏：见于长期透析、严重肝脏疾病、某些有机酸血症（如丙酸血症、甲基丙二酸血症，因代谢中间产物大量结合肉碱耗竭其储备）、使用匹伐他汀或某些抗癫痫药（丙戊酸）等。此类情况下补充肉碱亦属标准治疗。
临床应用与循证依据
· 心血管领域：荟萃分析显示，对心衰患者补充左旋肉碱（每日2–3克）可能改善左室射血分数和运动耐量，但对全因死亡率的影响证据尚不充分。心肌梗死后早期干预的小型研究提示可能减少室性心律失常，仍需更大规模试验确认。
· 神经保护：乙酰左旋肉碱（ALCAR） 是肉碱的乙酰化酯，能部分通过血脑屏障。数个随机对照试验及荟萃分析表明，ALCAR 可轻度改善老年认知衰退和阿尔茨海默病的认知评分，同时对糖尿病周围神经病变的疼痛和神经传导速度有中等改善作用（证据等级：中等）。
· 运动表现与脂肪利用：现有高质量研究不支持健康非缺乏人群补充左旋肉碱可显著提升最大摄氧量或减脂。其发挥增能效应通常要求肌肉肉碱含量提升，而口服补充对肌肉的富集极为缓慢，联合胰岛素或大量碳水化合物可促进肌肉摄取，但证据仍无一致阳性结论。
· 男性不育：对少弱精子症，多项研究显示补充左旋肉碱（常联合乙酰左旋肉碱）可改善精子活力和浓度，有可能提高自然妊娠率，被部分指南列为经验性用药。
· 代谢性疾病与减重：对于肉碱缺乏相关的继发性代谢病疗效确切。然而，作为非缺乏人群的减重补充剂，系统评价不支持其显著降低体重或体脂率的作用。
补充剂形式与剂量
· L-肉碱酒石酸盐：最常用于运动补充，吸收较快。
· 乙酰左旋肉碱（ALCAR）：侧重神经保护应用。
· 丙酰左旋肉碱（PLC）：可提供丙酰基进入三羧酸循环，外周血管病及心衰研究中应用较多，改善内皮功能和跛行症状。
· 推荐补充剂量通常在500–2000毫克/日；治疗缺乏症时可达100–400毫克/公斤/日（口服或静脉）。高剂量（＞3克）可能导致胃肠道症状（恶心、腹泻）及汗液、尿液、呼气中鱼腥味，因肠道菌群分解多余肉碱产生三甲胺。
安全性与争议：TMAO假说
左旋肉碱摄入后，部分未被吸收的肉碱在肠道菌群作用下分解为 三甲胺（TMA），经肝脏黄素单加氧酶氧化为 氧化三甲胺（TMAO）。数项前瞻性队列研究提示血浆TMAO水平升高与主要心血管不良事件风险增加相关。摄入大量红肉及肉碱补充剂可能引起TMAO一过性增高，尤其在杂食者中。当前因果关联尚未确立，学术界仍在辩论TMAO是风险标志物还是直接致病因子。对于需补充左旋肉碱的缺乏症患者，获益远大于尚未证实的风险；但健康个体长期超剂量补充的远期安全性仍需进一步评估。此外，D-肉碱和DL-肉碱（消旋混合物）有毒，可抑制左旋肉碱转运并导致肌无力等症状，故医用及食品添加必须仅使用左旋型。