1. L-カルニチンとは
近年、いわゆる健康食品の素材として注目を浴びているものの一つにカルニチン（L-カルニチン、L-carnitine，体系名4-N-trimenthyl-ammonium-3-hydoroxy-
butyric acid)がある。体重コントロールや体脂肪減少効果が期待されている。
カルニチンが発見されたのは、約100年前の1905年のことである。ロシアの化学者により、肉から抽出され、アミノ酸の1種として同定された。ラテン語で肉を意味するcarisからカルニチンと命名された。その化学構造は、1分子中にアミノ基とカルボキシル基を併せ持つので、生体内に存在する遊離アミノ酸の1種である。動物ではヒトを含めて、リジンとメチオニンから生合成されるので、必須栄養素ではない。一時は、ビタミンBTとして命名されたが、現在では必須のビタミンとはされていない。
カルニチンは、最初に肉から発見されたように、筋肉中に多く存在する。後述するように、筋肉におけるエネルギー発生に関わっているからである。また、約10％は、アセチル化されたアセチルカルニチンとして存在する。カルニチンは、リジンとメチオニンから生合成されるが、その合成能力は、加齢とともに減少する。図１は、ヒトの骨格筋中のカルニチン量の加齢による変化を示したものである。遊離カルニチンに比べてアセチルカルニチンの減少が激しいことが分かる。60歳では、20歳の遊離カルニチンは約60%、アセチルカルニチンは約40%に減少する。高齢者において、体内に充分なカルニチンを供給するには、食事以外から摂ることが勧められる所以である。
図１ 加齢によるヒト筋肉中のカルニチンの減少１）
Ａ：遊離カルニチン Ｂ：アセチルカルニチン
2.カルニチンの生理作用
2.1脂肪酸代謝との関わり
食物として摂取した脂肪は、十二指腸ですい臓から分泌されたリパーゼによってグリセリンと脂肪酸に分解され、腸管から吸収された後、再び脂肪に再合成され、キロミクロンとなって血中を移動し、各組織でエネルギー発生に関わる。脂肪のエネルギー発生は、再びグリセリンと脂肪酸に分解されて始まる。グリセリンはリン酸化され、解糖系に入る。脂肪酸は、まず補酵素Co-enzyme
A(CoA)がカルボキシル基に結合する。生成物がアシルCoAである。アシルCoAは炭素数2個目の場所で解裂し、アセチルCoAとなる。この過程はβ-酸化と呼ばれる。アセチルCoAは、解糖系から来たピルビン酸由来のアセチルCoAと共にエネルギー発生代謝系であるTCAサイクルに取り込まれる。TCA回路で発生したエネルギーはATPに蓄えられる。
この代謝は細胞内のミトコンドリア顆粒において行われるが、脂肪酸からアシルCoAの生成は、ミトコンドリア外層で行われ、TCAサイクルはミトコンドリア内で行われることにある。そこで、カルニチンが運搬役となる。すなわち、遊離カルニチンがアシルCoAよりアシル基を受け取りアシルカルニチンとなり、ミトコンドリア膜を通過し、再びカル二チンに戻るときアシル基をCoAに渡す。これを繰り返すことで脂肪酸から生成したアシルCoAをTCAサイクルに運び入れる。エネルギー代謝の盛んな筋肉、中でも心筋には、多くのカルニチンが存在する。
2.2脳機能との関わり
脳機能の働きは、神経細胞の線維が互いにシナプス結合したネットワークによってなされている。このシナプスにおける神経伝達にはアセチルコリンが大きく関わっている。アセチルコリンが不足すると脳機能の低下が見られる。
カルニチンは、アセチルコリンの生合成にも関わっている。その機構は、脂肪酸代謝と同様に、CoAを介するコリンのアセチル化の円滑化である。すなわち、コリンにアセチル基を供与したCoAのアセチル基の再生に、アセチルカルニチンが関与する。
図１に示したように、加齢とともに体内のアセチルカルニチンが減少することは、加齢とともに脳機能が低下することの原因の一つと考えられている。実際、ラットに3ヶ月間アセチルカルニチンを経口投与すると、脳のアセチルカルニチン合成量が有意に増加する。２) さらに、このアセチルカルニチンを投与したラットと対象とで、迷路実験を行うと、投与群の方が、学習能力が向上することを認めている。２)（図２）
図２ アセチルカルニチン投与によるラットの学習能力の向上
迷路実験におけるエラー数
ALCAR：アセチルカルニチン投与群
コントロール：対照群
3.食品に含まれるカルニチン
食品に含まれるカルニチン量の測定は、酵素法によって行われている。臨床検査で用いられるもので、カルニチンをカルニチンデヒドロゲナーゼにより酸化する際に、NAD+を共存させ、生じたNADHを比色定量する。この方法は、キットも販売されている３）が、食品中のカルニチンを測定した報告は無い。
そこで、著者は市販されているキット用いて各種食肉に含まれるカルニチンの測定を行った。 結果は、図３に示した４）。最も含量が多いのは、羊肉（マトン、ラム）、次いで牛肉（輸入牛、国産牛）、豚肉、鶏肉の順であった。これは、肉に含まれる脂質含量が影響していると考えられた。
カルニチンは、アミノ酸であるから熱には安定であるが、調理食品や加工食品のデータは無い。
図3 各種食肉類のL-カルニチン含量
□遊離 ■酸可溶性
4.ヒトにおけるカルニチン摂取の効果
4.1筋肉の運動能力の向上
カルニチンは、ミトコンドリアにおける脂肪酸からのエネルギー発生に深く関わっていることから、運動との関係が最も注目されている。1980年のモスクワオリンピックで、カルニチンをサプリメントとして利用したイタリアチームが好成績をあげたこと、さらに同じイタリアチームが1982年のワールドカップサッカーで優勝したことから、一躍有名になった。図４は、疲労性筋肉痛とカルニチン摂取との関係を示したもので、1日に3ｇのカルニチンを3週間摂取した群は、非摂取群に比べて筋肉痛を著しく低く感じている。これは、筋肉でのエネルギー発生が円滑に行われた結果と考えられる。このことから、米国では、スポーツ選手用サプリメントとして、様々な製品が販売されている。
図４ 運動後の筋肉疲労感に及ぼすカルニチン摂取の効果５）
4.2体重ダイエット効果
カルニチンは、脂肪のエネルギー発生に関与することから、日本では体重ダイエットに対する期待が高まっている。体に貯まった脂肪をカルニチンが分解してくれるのではないかという期待である。摂取エネルギー制限、運動と併用した時のデータを図５に示した。エネルギー制限と運動のみの群に比較して、カルニチンを摂取した群は、体重減少量が多い。
豚で、脂肪の燃焼を調べたものが図６である。カルニチン給餌により脂肪（パルミチン酸）の燃焼量が増加している。
ヒトで、カルニチン摂取により脂肪の燃焼が促進され、体脂肪の減少と体重の減少を確認するために女子大生4名による摂取試験を行った。対照群は通常の食事、試験群は毎食後にL-カルニチンのサプリメント125㎎（ロンザ社製品）を服用した。1日摂取量375㎎。食事摂取基準（厚生労働省）に例示された中程度の運動を1日に30分間継続して行った。結果は、図７と８に示した８）。図７は、BMIの変化で試験群の方にBMIの減少が認められた。図８は、体脂肪の変化で、試験群では同様に体脂肪率の低下が認められた。結果から中程度の運動を伴えばカルニチン摂取は体重ダイエットに効果があるといえる。
このようにカルニチンは、脂肪の代謝を促進するが、ガン患者のように体重減少が激しい者では、カルニチン投与は体重増加に寄与するという報告があり、カルニチンは、脂肪代謝のバランスを正常化するものと最近では考えられている。９）
図５ 摂取熱量制限と運動を併用した際の、体重及びＢＭＩ減少に及ぼすカルニチン摂取の効果６）
図６ 豚におけるカルニチン投与が脂肪酸（パルミチン酸）燃焼に及ぼす効果７）
左：対照
中：カルニチン50㎎／㎏飼料投与
右：カルニチン125㎎／㎏飼料投与
図7 カルニチン摂取によるＢＭＩの変化
図8 カルニチン摂取による体脂肪率の変化
引用文献
1）S. Ando, et al.: J. Neurosci. Res. 56, 266(2001). 安藤進；老化制御と食品、152、アイピーシー（2002）より引用
２）M. Costell, et al.: Biochem. Biopys. Res. Commun., 161, 1135(1989), 安藤進；老化制御と食品、145、アイピーシー（2002）より引用
３）㈱カイノス：http://www.kainos.co.jp/
４）田島眞：各種食肉に含まれるL-カルニチン含有量とその変動要因、実践女子大学生活科学部紀要、46、9-13（2009）．
５）M.A.Giamberardino, et al.: Int. Sports Med. 17, 320(1996). L-Carnitine
Res. Rev.,3, 3より引用
６）A. O. Schaffhauser, P. T. Gaymor,:
L-carnitine supplementation-A natural approach for weight management,
Ann Nutr. Metab., 44, 94-95(2000).
７）M. Baumgartner and K. Q. Owen:
L-carnitine and swine nutrition-More lean tissue and less fat adipose,
Ann. Nutr. Metab., 44, 92-93(2000).
８）田島眞・松ノ井恵実・櫻井佳穂：第６回日本食育学会学術大会講演要旨集、96（2012）．
９）王堂哲：L-カルニチン摂取と体重の変化、Food Style 21, 2016.9、60-63（2016）．