Zytostatika (Cisplatin, Ifosfamid) und L-Carnitin

Im menschlichen Organismus übernimmt L‑Carnitin eine zentrale Rolle bei der mitochondrialen Energiegewinnung aus dem oxidativen Abbau langkettiger Fettsäuren (Abb. 1). Daneben übt L‑Carnitin eine Reihe weiterer essenzieller Funktionen im Stoffwechsel aus, die oft weniger beachtet werden (s. Kasten). L‑Carnitin und L‑Carnitin-Acyltransferasen beeinflussen die Verfügbarkeit von Fettsäuren und/oder Acyl-Coenzym-A-Estern, die Differenzierung und Apoptose von Zellen, die Adipogenese, die Glykolyse und die Gluconeogenese. Eine steigende Anzahl von Untersuchungen belegt zudem, dass L‑Carnitin die Expression zahlreicher Gene auf der Transkriptionsebene reguliert.

Bedarf und Mangel

Der tägliche Bedarf eines Erwachsenen wird auf 50 bis 300 mg L‑Carnitin geschätzt. Davon werden nur etwa 10% über die Eigensynthese gedeckt, der Rest muss über die Nahrung zugeführt werden. Besonders reich an L‑Carnitin sind Schaf-, Ziegen- und Lammfleisch. Pflanzliche Nahrungsmittel enthalten dagegen nur sehr geringe Mengen des Vitaminoids. Neu- und Frühgeborene, Schwangere und Stillende haben einen erhöhten Bedarf.

Ein 70 kg schwerer Erwachsener verfügt über einen Gesamt-Carnitinpool von 15 bis 20 g, von dem etwa 95% in der Herz- und Skelettmuskulatur, 2 bis 3% in der Leber und Niere und nur 0,1 bis 1% in extrazellulären Flüssigkeiten lokalisiert sind. Besonders bei katabolen Stoffwechselsituationen, die bei zahlreichen chronischen systemischen Erkrankungen auftreten (z. B. Krebs), können die Carnitinspeicher durch die Mobilisierung von Muskelprotein entleert werden.

Mangelerscheinungen sekundärer Art sind bekannt bei malignen Erkrankungen, Niereninsuffizienz, Morbus Alzheimer, Diabetes mellitus, kardiovaskulären Erkrankungen (z. B. Herzinsuffizienz) und bei längerer parenteraler Ernährung ohne eine Supplementierung von L‑Carnitin. Es ist auch belegt, dass mit zunehmendem Alter die Carnitinspiegel im Gewebe abnehmen, während jene im Blut unverändert, häufig sogar höher sind. Carnitinmangel betrifft im Wesentlichen den Stoffwechsel von Geweben, die den größten Teil ihrer aeroben Energiegewinnung aus der β-Oxidation von Fettsäuren beziehen. Dazu gehören die Skelettmuskulatur und ganz wesentlich der Herzmuskel.

L‑Carnitin in der Onkologie

Ein Mangel an L‑Carnitin wird bei zahlreichen chronischen Erkrankungen beschrieben, vor allem bei Tumorerkrankungen. Studien zufolge weisen bis zu 80% der Patienten mit fortgeschrittenen Krebserkrankungen einen generellen L‑Carnitin-Mangel auf, der vom Organismus nicht ausgeglichen werden kann. Wahrscheinlich besteht ein Zusammenhang mit Symptomen wie Fatigue, Malnutrition und Depression. Die bisher bekannten Gründe für einen Mangel an L‑Carnitin bei Krebskranken sind vielfältig:

• Nutritiver Mangel (z. B. Mangel an L-Methionin, Eisen)
• Interaktion von Zytostatika (z. B. Anthracyclinen) mit dem Carnitintransporter OCTN2 und Carnitin-abhängigen Enzymen (z. B. Carnitin-Palmitoyl-Transferase I, CPT I, s. Abb. 1)
• Cisplatin steigert die renale Exkretion von Carnitin (s. u.)
• Ifosfamid bildet abnorme Carnitin-Ester und erhöht die renale Exkretion (s. u.)

L‑Carnitin stabilisiert die Membranen von Erythroyzten, Immunzellen und Zellorganellen (z. B. Mitochondrien). Darüber hinaus wurde in einer jüngeren Publikation ein proapoptotischer Effekt auf Tumorzellen beschrieben, der auf einer Steigerung der β-Oxidation in der Tumorzelle zu beruhen scheint. Dadurch entsteht eine für die Tumorzelle relativ hohe Exposition mit Sauerstoffradikalen, die zur Apoptose führen kann. Ähnliche proapoptotische Effekte sind für weitere "Mitochondrials" wie α-Liponsäure beschrieben.

L‑Carnitin-Mangel durch Cisplatin und Ifosfamid

In der Onkologie kommt es bei der Applikation von Cisplatin und Ifosfamid zu einem Mangel an L‑Carnitin. Cisplatin wirkt nephrotoxisch, hemmt die renale Rückresorption von L‑Carnitin und kann dessen Exkretion mit dem Urin bei Tumorpatienten um das Zehnfache steigern.

Auch Ifosfamid führt zu erheblichen renalen Carnitinverlusten. Sein Metabolit Chloracetaldehyd kann zu Chloressigsäure oxidiert werden und freies Coenzym A (CoA) binden (Abb. 2). Dadurch werden CoA-abhängige, energieliefernde Stoffwechselwege in den Mitochondrien blockiert (vgl. Abb. 1). L‑Carnitin übernimmt die Chloracetyl-Gruppe vom CoA und transportiert sie aus den Mitochondrien und der Zelle hinaus. Da Chloracetyl‑Carnitin in der Niere schlechter rückresorbiert wird als freies Carnitin, kommt es infolge erhöhter Ausscheidung zu einem sekundären Carnitinmangel.

Adjuvante Gabe bei Krebspatienten

Durch die adjuvante Gabe von L‑Carnitin konnte der Gewichtsverlust bei Krebspatienten signifikant verringert werden (Lohninger). Die körperliche und mentale Verfassung von Krebspatienten verbesserte sich, was unter anderem auf die Optimierung der mitochondrialen Fettverbrennung, aber auch durch den günstigen Einfluss des L‑Carnitins auf die Glucose-Utilisation und den Zytokinstoffwechsel zurückzuführen ist.

Für den Einsatz von L‑Carnitin in der komplementären und supportiven Onkologie (siehe Tab.) sprechen die gute Verträglichkeit, die immunstabilisierende Wirkung, die potenzielle zytoprotektive Wirkung unter zytostatischer Therapie (z. B. Herzmuskelprotektion bei Anthracyclin-haltiger Chemotherapie) sowie die fehlende Beeinträchtigung des erwünschten zytotoxischen Effektes der Chemotherapeutika.

Literatur

_{Gröber U. Zytostatika in: Arzneimittel und Mikronährstoffe. Medikationsorientierte Supplementierung. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2007.}

_{Gröber U. Antioxidants and other micronutrients in complementary oncology. Breast Care 2009;4:13–20.}

 _{Gröber U. Interaktionen: Arzneimittel und Mikronährstoffe. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2009.}

Anschrift des Verfassers: 

Uwe Gröber, 
Akademie & Zentrum für Mikronährstoffmedizin, 
Zweigertstraße 55, 
45130 Essen