文章鉴读|青岛大学生命科学学院高翔副教授：左旋肉碱改善代谢综合征的作用及机制研究进展

食品工业科技编辑部

2025-05-29

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青岛大学生命科学学院、青岛农业大学食品科学与工程学院、安丘华涛食品有限公司的孙诚园，张毓玲，陈芊汝，李江萍，李涛，魏玉西，高翔等人主要介绍了左旋肉碱对代谢综合征的作用及机制，其中包括了左旋肉碱的来源、摄入左旋肉碱对MS相关代谢异常指标的改善以及左旋肉碱作用于MS主要组分的机制。左旋肉碱是一种存在于动植物体内的天然物质，具有显著的减肥效果和改善代谢的作用。研究表明，摄食补充左旋肉碱可以有效改善MS相关的代谢异常指标，如体重、体脂率、血糖、胰岛素等，同时左旋肉碱还可以调节脂肪组织和肝脏的代谢活动，降低脂肪组织和肝脏内脂肪的含量。此外，左旋肉碱还可以提高人体内高密度脂蛋白的含量，降低低密度脂蛋白的含量，从而起到改善血脂异常的作用。综上所述，左旋肉碱作为一种有效的营养干预措施，对于MS的防治及维护人类健康具有重要意义。

摘要：代谢综合征是一组以肥胖、血脂异常、高血压、高尿酸血症、高血糖以及胰岛素抵抗等为主要特征的临床综合征，是心血管疾病和糖尿病的重要危险因素。研究表明，左旋肉碱，即L-肉碱，对代谢综合征具有潜在改善作用。本文对人体L-肉碱的来源及L-肉碱改善代谢综合征主要组分，如肥胖、血脂异常等的作用及机制进行综述，并讨论了L-肉碱作为氧化三甲胺前体物质的潜在健康风险问题，为代谢综合征的防治及L-肉碱的合理摄食补充及应用提供理论依据及参考。

PART.01

结果

1 左旋肉碱的性质及来源

本章节主要介绍了左旋肉碱的性质及来源。左旋肉碱是一种类氨基酸物质，属维生素B族，广泛存在于自然界动、植物及微生物体中。人体内L-肉碱来源主要包括内源合成和外源摄取两种方式，其中约75%来自外源食物摄取。在均衡的饮食中，人类需每天摄入约10~100 mg L-肉碱，其中大部分来自动物性食物，其中含量最高的是袋鼠和马，牛排次之，猪肌肉中L-肉碱含量约830 mg/kg DM，鸡肌肉中L -肉碱含量约732 mg/kg DM。海产品中L-肉碱含量约100~500 mg/kg DM，蔬菜、水果等植物性食品中L-肉碱含量最少，约0~50 mg/kg DM。此外，还介绍了L-肉碱的合成途径及人类对外源L-肉碱的每日需求量等相关知识。

2 左旋肉碱与肥胖

本章节主要讨论了左旋肉碱在改善肥胖方面的作用及其机制。左旋肉碱可以促进长链脂肪酸的氧化，降低血清瘦素浓度，增加脂联素浓度，改善肥胖人群的代谢综合征。实验室前期研究发现，左旋肉碱可以显著预防高脂饮食喂食的雄性及雌性小鼠体重及白色脂肪的增加。人群研究证据同样表明左旋肉碱具有良好的减肥功效。其中，肥胖人群血清左旋肉碱浓度明显高于正常人群。此外，左旋肉碱可以调控多种脂质分解代谢或脂肪生成相关的转录因子，如过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs），固醇调节元件结合蛋白1c（SREBP-1c）等。PPAR作为调节脂质代谢的核受体和长链脂肪酸的配体在调节能量代谢中起重要作用。PPAR-是脂质分解代谢的关键调节因子。L-肉碱通过增加核受体与其启动子靶序列的结合亲和力，可上调PPAR- mRNA的表达水平，促进脂肪分解和-氧化。此外，氧化的最终产物乙酰辅酶A的增加，可影响大脑的葡萄糖供应，从而调节能量消耗，抑制食欲。

3 单宁酸对蛋白质结构与特性的影响

本文主要研究左旋肉碱对血脂异常的改善作用及其可能的作用机制。实验结果表明，左旋肉碱可以显著降低2型糖尿病大鼠血清总TC和LDL-c浓度，对血脂异常具有改善作用。作用机制可能涉及L-肉碱参与脂肪酸代谢，促进脂肪酸-氧化；促进HDL-c的合成；抑制胆固醇合成关键酶b-羟基b-甲基戊二酰（HMG）-CoA还原酶的活性，从而抑制胆固醇合成；上调小鼠肝脏胆汁酸合成限速基因胆固醇7-羟化酶（Cyp7a1）的表达，促进肝脏胆固醇的分解等。然而，目前尚无针对代谢综合征患者进行摄入补充左旋肉碱的研究。

4 左旋肉碱与糖代谢紊乱

本文主要探讨左旋肉碱对代谢综合征患者糖代谢的影响及其作用机制。研究表明，左旋肉碱具有改善糖耐量和提高胰岛素敏感性的作用，对糖尿病合并代谢综合征的患者具有显著的疗效。其作用机制可能通过降低氧化应激、刺激IGF-1轴、调节糖异生相关酶及葡萄糖转运体表达，促进外周组织葡萄糖的利用，抑制糖异生，抑制促炎症因子分泌以及促进心脏葡萄糖的利用等途径实现。

5 左旋肉碱与高血压

本章节主要介绍了左旋肉碱对高血压的作用及机制研究进展。已有的研究结果表明，左旋肉碱具有显著的降血压活性，可显著降低高血压大鼠的收缩压及舒张压。人群研究的证据并不统一，有些研究显示摄食补充左旋肉碱可以降低DBP，但不影响SBP水平，尤其在超重及肥胖人群中效果更显著。左旋肉碱的降血压机制尚不明确，目前已知的潜在机制包括抑制血浆血管紧张素转化酶（ACE）活性、促进一氧化氮（NO）的分泌、改善心肌细胞的能量代谢、降低血脂、缓解机体慢性炎症、改善肥胖及胰岛素抵抗等。然而，这些机制仍需进一步验证，以便为高血压患者提供更好的治疗方案。

6 左旋肉碱与高尿酸血症

本章节主要研究了左旋肉碱对高尿酸血症的作用及机制。现有研究表明，左旋肉碱具有潜在降尿酸作用，可通过抗炎、抗肝脏脂肪变性和抗氧化功能发挥降尿酸活性。现有研究多数集中在动物实验，缺乏对人体的研究。要明确左旋肉碱对高尿酸血症的影响，需要进行更多经过严格控制且纳入足够多受试者的RCT试验加以证明。尿酸是一种弱酸性的阴离子，有机阴离子转运蛋白1（OAT1）和OAT3参与了尿酸的排泄过程。目前，尚无研究证明左旋肉碱是否调节了尿酸的合成代谢或排泄过程，有待更多的体内及体外实验进行探讨。

7 左旋肉碱与氧化三甲胺

本章节主要讨论了左旋肉碱（L-carnitine，L-carn）对代谢综合征的作用及其机制。L-carn是存在于肌肉、脑和眼睛等组织中的一种物质，近年来被认为与多种代谢疾病有关。TMAO是L-carn的重要代谢产物，其浓度升高会增加患代谢综合征的风险。健康个体的TMAO浓度为0.5～5.0 μmol/L，TMAO浓度升高会增加患MS的风险。通过摄食补充L-carn可以显著增加循环系统TMAO的浓度。L-carn摄入后不能被小肠完全吸收，从食物中获取的L-carn吸收率约为54%~86%，而通过口服补充的L-carn只有5%~25%。在肠道中不被吸收的L-carn，可通过肠道微生物肉碱单氧合酶（Cnt）A/B作用可直接转化成TMAO，也可通过其他酶转化成另外两种TMAO前体物质，如甜菜碱（通过左旋肉碱脱氢酶）和-丁酰甜菜碱（GBB）（通过甜菜碱还原酶）。小肠（空肠，尤其是回肠）是L-carn产生GBB和甜菜碱的主要起始部位。随后这些代谢中间体在大肠中具有肉碱-TMA裂解酶的肠道微生物如的作用下，C-N键断裂，代谢为TMA，或者在-BB-COA肉碱辅酶A转移酶的作用下生成TMA，之后大部分TMA（近95 %）会迅速通过血管壁进入循环系统。TMA通过门静脉血到达肝脏后，在肝脏经黄素单氧化酶（FMOs）氧化成TMAO。TMAO还可通过汗液、粪便（4%）、呼出的空气（不到1%）或其他身体分泌物等被排泄。

图 1 L-肉碱化学结构图

Figure 1. Chemical structure of L-carnitine

图 2 内源性L-肉碱合成途径

Figure 2. Endogenous L-carnitine synthesis pathway

图 3 L-肉碱改善肥胖的潜在机制

Figure 3. Potential mechanisms of L-carnitine on improving obesity

图 4 L-肉碱肠道代谢途径

Figure 4. Intestinal metabolic pathway of L-carnitine

PART.02

思维导图

PART.03

总结与展望

本章节主要总结了左旋肉碱改善代谢综合征的作用及机制研究进展，并对其安全性进行了讨论。左旋肉碱作为调节脂代谢的关键成分，对肥胖、血脂异常的改善作用证据充足，表现出良好的效果。在改善高血糖，提高胰岛素敏感性方面，L-肉碱同样表现出显著的活性，且人群证据较为充足。然而，在改善高血压、高尿酸血症的调节作用方面，虽然动物实验方面表现出良好的改善效果，但人群研究的证据较少，缺乏合适的人群模型及大型的随机临床对照试验的数据支撑，有待进一步明确。此外，L-肉碱对MS相关指标的改善机制虽然进行了大量工作，但其具体的作用靶点仍有待明确，尤其是其降血压、降尿酸的机制研究缺乏，需进一步探究。L-肉碱的食物来源广泛且人体可自身合成，可满足成人的基本需要，目前中国营养协会等组织对L-肉碱的RNI、AI及UL等也无相应的膳食补充参考建议。L-肉碱作为营养补充剂具有较好的安全性，但近年，由于其经肠道代谢产生TMAO的问题，L-肉碱摄入的潜在健康风险引起了新的关注。目前并无直接的人群证据表明，摄食补充L-肉碱由于代谢产生了TMAO对MS带来不利影响。L-肉碱摄食的安全性问题有待大型前瞻性队列研究或长期随机临床对照试验加以验证。

引用本文：孙诚园，张毓玲，陈芊汝，等. 左旋肉碱改善代谢综合征的作用及机制研究进展[J]. 食品工业科技，2023，44（1）：475−484. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022030263.

Citation: SUN Chengyuan, ZHANG Yuling, CHEN Qianru, et al. Research Progress on the Effects and Mechanisms of L-carnitine on Improving Metabolic Syndrome[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(1): 475−484. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022030263.

基金项目：山东省自然科学基金项目（ZR2019PC014）；中国博士后基金面上项目（2019M652327）。

通信作者简介

高翔，男，副教授，硕士生导师，青岛大学特聘教授。本硕博均毕业于中国海洋大学食品科学与工程学院。2014年通过国家公派前往加拿大纽芬兰纪念大学医药学院进行为期两年的博士联合培养。2017年博士毕业后以“卓越人才”身份加入青岛大学生命科学学院，聘任助理教授。2018年入站青岛大学公共卫生学院博士后流动站进行在职博士后研究工作。2021年获聘青岛大学特聘五层次教授。主要研究方向为食品营养、功能性食品（多肽、脂质等）。主持“中国博士后基金面上资助”、“山东省自然科学基金”、“教育部产学合作协同育人项目”及企业横向课题等10余项。以第一作者或通讯作者身份在Clinical Nutrition、Food & Function、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food Chemistry、Journal of Functional Foods、Nutrients等国际知名期刊发表学术论文30余篇。现兼任中国营养学会营养毒理学分会委员、山东营养学会理事及特殊食品专委会常务委员、山东省食品科学技术学会青年委员会委员等职。

（以上信息来自青岛大学官网）

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