L-カルニチン～安全性と危険性から効果まで

　イタリア・キエーティ大学の調査チームは健康な成人を対象とし、有酸素の自転車運動をする1時間前のタイミングで2gのカルニチンを摂取してもらいました。また72時間後、今度は偽薬（プラセボ）を摂取した上で全く同じ運動メニューをこなしてもらいました。パフォーマンスを比較した結果、サプリメントを摂取していたときの方が最大酸素摂取量（VO2 max）と最大筋出力が増加し、二酸化炭素排出量、肺呼吸、血漿乳酸濃度が低下したといいます（:Vecchiet, 1990）。 　トルコ・アクサライ大学の調査チームはプロフットボールの候補生26名（平均18.4歳） を対象とし、フルーツジュースの中に3～4gのカルニチンを添加して運動テストを行いました。またその1週間後、今度は何も入れていないフルーツジュースをプラセボとして飲んでもらって全く同じテストを受けてもらいました。テストの内容は、時速8kmのスピードで走り、3分ごとに時速を1kmアップして被験者がギブアップするまで続けるというものです。
　2つのテストにおけるパフォーマンスを比較したところ、カルニチンサプリメントがあるときの方が持久力が高まったといいます。例えば血中の疲労物質である乳酸濃度が14mmol/mLの場合、サプリなしの時の走行スピードが時速15kmだったのに対し、ありの時のそれが15.8kmだったなどです（:Orer, 2014）。

　カルニチンは犬の筋力を増加させる可能性が示されています。例えば犬の広背筋を対象とした調査では、カルニチンを投与したときにおける瞬間的な収縮力が34%も上昇したとのこと。理由としては、筋肉そのものではなく、筋肉組織の中にある毛細血管壁におけるカルニチンが脂肪酸の取り込みを促進し、結果としてβ酸化が促されたからと推測されています（:Dubelaar, 1991）。 　カルニチンは筋肉へのダメージを軽減する可能性が示されています。例えばカンザス州立大学の調査チームは6頭（平均30.1kg）のグレーハウンドを対象とし、L-カルニチンが運動パフォーマンスに与える影響を検証しました。
　安静時および500m全力疾走した直後に「何も与えない」「プラセボを与える」「カルニチン（体重1kg当たり1日100mg）を与える」という3つの異なる条件を設け、犬たちをランダムで振り分けて6週間に渡って血液組成を調べたところ、カルニチンサプリメントにおいてはヘマトクリットが対照（60.1）に比べて有意に上昇（63.6）すると同時に、疾走後における筋肉へのダメージ指標である血漿CPK（クレアチンフォスフォキナーゼ）とAST（アスパラギン酸アミノ基転移酵素）が有意に減少したといいます。一方、血漿乳酸濃度に違いは見られなかったとも。
　調査チームはカルニチンが酸素のスムーズな輸送を促し、筋へのダメージを減らす可能性を有していると結論づけています（:Erickson, 2007）。 　カルニチンは犬の持久力を向上させる可能性が示されています。例えばアメリカ・ミズーリ州にある「Four Rivers Kennel」はカルニチンが犬の運動能力に対してもたらす効果を検証しました。
　実験1では40頭のラブラドールレトリバーをランダムで2つのグループに分け、一方にだけカルニチンサプリメントを1日250mg（フード中のカルニチンと合算して体重1kg当たり1日12mg程度）与え、週に1回のペースで長距離持久走（8.8～16.1km）1セットと短距離走（1.1～2.2km）2セットを14週間に渡ってこなしてもらいました。実験2では56頭のラブラドールレトリバーをランダムで2つのグループに分け、一方にだけカルニチンサプリメントを1日250mg与え、週に2回のペースで長距離持久走（8.8～16.1km）を14週間に渡ってこなしてもらいました。
　運動パフォーマンスをさまざまな指標から比較した結果、短距離走および長距離走1km当たりの活動量に関し、どちらもカルニチンサプリメントグループが4000ポイントほど高い成績を収めたといいます。また筋肉のダメージ指標であるCPKとミオグロビンレベルもはカルニチングループで有意に低い値を示したとも。さらに抗酸化能（TAC）や酸化ストレスの指標であるTBARS（2-チオバルビツール酸反応性物質）でもカルニチンが良い成績を収め、除脂肪体重（骨と筋肉）も増加したといいます。
　こうした結果から調査チームは、カルニチンサプリメントが犬の運動パフォーマンス、体組成、筋肉の回復、抗酸化能を高める可能性があると結論づけています（:Varney, 2017）。

　イラン・テヘラン医科大学の調査チームは2000～2013年の期間、カルニチンと体重減少の関連性について調査した、バイアスの少ない合計9報の学術論文をメタ分析しました。被験者の合計は911人です。
　その結果、体重の変化を記載していた6報をまとめると、カルニチンを摂取していたグループにおける体重減少が1.33kgほど多いことが判明したといいます。また体型の指標であるBMI（体重/身重mの2乗）の変化を記載していた5報をまとめると、カルニチングループにおいて0.47ポイント小さかったとも。ただし体重減少効果は摂取期間が長くなるほど小さくなったといいます（:Pooyandjoo, 2016）。

　気になるのは犬におけるダイエット効果ですが、過去にいくつかの調査が行われています。例えば　スウェーデン農科大学の調査チームは普通体型12頭と肥満体型16頭のラブラドールレトリバー（オス・未去勢）を対象とし、血液組成に違いがあるかどうかを検証しました。
　14～17時間の絶食後、および脂肪をたくさん含んだ食事を摂った後のタイミングで血液サンプルを採取して組成を調べたところ、肥満体の犬においては空腹時のカルニチン濃度が欠乏症ギリギリの値（9.4±4.2μM）を示していたといいます。
　調査チームは遊離カルニチン濃度の低下が脂質の代謝に影響を及ぼし、結果として肥満につながっているのではないかと推論しています（:Soder, 2019）。 　アイムスの調査チームは　体型が等しい避妊済みのメスのビーグルをランダムで10頭ずつからなる3つのグループに分け、ダイエット用の低脂肪食は共通とし、1つには「カルニチン50ppm」、1つには「カルニチン100ppm」、1つには「何も添加しない」という違いをもたせて7週間（49日間）に及ぶ給餌試験を行いました（※1ppmはフード1kgに1mg）。試験終了後の結果は以下です。

• 体重減少率✓サプリなし： 1.8%
  ✓カルニチン50ppm： 6.4%
  ✓カルニチン100ppm： 5.7%
• 1週間の摂食量✓サプリなし： 1,695g
  ✓カルニチン50ppm： 1,574g
  ✓カルニチン100ppm： 1,567g
• 除脂肪体重（骨と筋肉）✓サプリなし： 58.2%
  ✓カルニチン50ppm： 60.5%
  ✓カルニチン100ppm： 59.5%
• 体脂肪率✓サプリなし： 42.7→40.3%
  ✓カルニチン50ppm： 42.4→37.8%
  ✓カルニチン100ppm： 42.5→38.9%

　こうした結果から、フード1kg中に50～100mg程度のカルニチンを添加すると、犬の自発的な摂食量が減ると同時に、体重・体脂肪率が減り、逆に除脂肪体重が増える可能性があるとの結論に至りました（:Sunvold, 2001）。

　カルニチンが不足すると心臓に障害が発生する可能性が示されています。その理由はカルニチンが心臓の中においてとても重要な役割を果たしているからです。
　心臓はエネルギーの大半を長鎖脂肪酸の酸化によってまかなっています。心筋を構成している細胞の細胞質基質（サイトソル）内の長鎖脂肪酸がエネルギー源となるためには、内燃機関であるミトコンドリアの中に入り込む必要がありますが、分子が大きいため膜を通過できません。そこでアシルトランスフェラーゼI（CPT1）という酵素が長鎖脂肪酸とカルニチンを結合し、ミトコンドリア内膜を通過しやすくしています。無事に膜を通過した結合分子はアシルトランスフェラーゼII（CPT2）という別の酵素の働きによって長鎖脂肪酸とカルニチンに再び分解し、脂肪酸はβ酸化（エネルギー産生）に利用され、遊離したカルニチンは再利用されます（:Sanderson, 2006）。 【動画】Carnitine shuttle system and beta oxidation of fatty acids 　カルニチンはまた、ミトコンドリア内において短鎖および中鎖の有機酸が蓄積するのを防ぐデトックス効果を持っています。心臓はカルニチンを合成できないため、脂肪酸の燃焼やデトックス効果を維持するためには、食事由来のカルニチンや肝臓で合成されたカルニチンを血液経由で取り込む必要があります。

　犬におけるカルニチン欠乏症で重要となるのが拡張型心筋症（DCM）との因果関係です。カルニチンの不足は人間、ハムスター、犬において拡張型心筋症と関連が示唆されており、心筋症を抱えた犬の17～60%では心筋性のカルニチン欠乏症という推計もあります。さらに心筋のカルニチン濃度を測定するには心内膜心筋のバイオプシーが必要です。このような体への負担が大きい検査を容認する飼い主も少ないですし、そもそも設備を持つ獣医師も少ないため、カルニチン欠乏が見過ごされて特発性（＝原因不明）の心筋症と診断されているケースがかなりあるものと推測されています（:Sanderson, 2006）。

　カルニチンと拡張型心筋症との関連性が最初に報告されたのは、家族性に発症したボクサーの症例でした。父犬、母犬、および2頭の子犬たちが拡張型心筋症と診断され、子犬の1頭は血漿および心筋性のカルニチン欠乏症、もう1頭は心筋性のカルニチン欠乏症を呈していたといいます。子犬たちに体重1kg当たり1日220mgのカルニチンをサプリメントとして給餌したところ、心臓の左室内径短縮率が改善したとのこと。ただし同じく心筋症だった両親にサプリを与えたところ同じような反応は見られなかったそうです（:Keene, 1991）。 　またアメリカンコッカースパニエルを対象とした調査では、タウリンとカルニチンの混合サプリメントの効果が検証されました。拡張型心筋症と診断された14頭をランダムで2つのグループに分け、一方にはサプリメント、他方にはプラセボ（偽薬）を与えた上で4ヶ月間の給餌試験を行いました。また次の4ヶ月間はサプリメントとプラセボを入れ替えて同様の試験を行いました。
　1ヶ月毎に心電図検査を行ったところ、血漿カルニチン濃度に関しプラセボ投与期間中は29μmol/Lだったのがサプリメント投与中は349μmol/Lに増加したといいます。また心電図検査の結果も改善し、投薬が必要なくなった犬もいたとのこと。
　調査チームはこの犬種における拡張型心筋症はタウリンもしくはカルニチンの欠乏が原因で発生している可能性が高いとし、心臓の機能がまったく正常に戻るわけではないものの、サプリメントによって症状の軽減にはなりQOL（生活の質）の向上につながると報告しています（:Kittleton, 2008）。

　一見するとカルニチンの補給が拡張型心筋症の改善に有効な印象を受けますが、実は因果関係が完全に解明されているわけではありません。例えば心筋細胞がダメージを受けるとカルニチンが細胞の外に漏れ出して濃度が低下し、心筋性のカルニチン欠乏症を発症します。この場合はカルニチン不足が心筋症を引き起こしたのではなく、逆に心筋症がカルニチン欠乏症を引き起こしたことになります。
　カルニチンが心筋症の原因なのな結果なのかは、今の所はっきりしていません。犬においてカルニチン必須栄養素にカウントされていない理由も、こうした不確かさがあるからです。
　なお人間におけるカルニチン欠乏症は先天的な原因と後天的な原因の両方によって発症します。先天的な原因は遺伝性疾患で、細胞内におけるカルニチン輸送システムが正常に機能しないことで心筋症、骨格筋の脱力、低血糖などの症状が5歳未満の若齢で引き起こされます。一方、後天的な原因は以下です（:カルニチン欠乏症の診断・治療指針2018）。

• 動物性食品の摂取不足
• 肝不全による合成障害
• 下痢や透析による大量の喪失
• 胃腸疾患による吸収障害
• 腎不全による再吸収量の低下

　ベジタリアンやヴィーガンなど、動物性食品の摂取量が極端に少ない人の場合は、たとえ健康でも血中のカルニチン濃度が低くなります。もし犬が上記したような植物由来の食事を主食としている場合、同じメカニズムを通してカルニチン不足に陥るかもしれません。

　カルニチンは赤身の肉、魚肉、鶏肉、牛乳などの動物性食品に豊富に含まれています。また人間や犬を含む哺乳動物においてはカルニチンの前駆体であるγ-ブチロベタインが体のいろいろな組織内で生成された後、肝臓に送り込まれて最終的にカルニチンに生合成されます。必要なのはリジンやメチオニンのほか鉄、ビタミンC、ビタミンB6です。 　動物性食品を日常的に食べている健康な人の場合、1日に必要な量が自然に摂取されますので欠乏症に陥ることはありません。また仮に動物性食品を摂取していなくても、合成に必要なアミノ酸やビタミン類さえが足りていれば体が自動的に補って欠乏症を防いでくれます（:eJIM「カルニチン」）。

　人間におけるカルニチンの必要量は特に定められていません。一次性もしくは二次性のカルニチン欠乏症患者に対して投与されることもありますが、これは不足分を補うための療法食ですので健康な人が摂取する必要はありません。ダイエットを目的として市販されているサプリメントの場合は、1日の摂取目安が500～1,000mgとされています。
　逆に過剰摂取した場合の副作用としては、吐き気、嘔吐、腹部痙攣、下痢、生臭い体臭などが報告されています。こうした症状は1日約3gを摂取した場合のものですので、体重50kgの人を想定すると体重1kg当たり1日60mgとなるでしょう。

　犬におけるカルニチンの必要量も定められておらず、そもそも必須栄養素にすらカウントされていません。ただし拡張型心筋症との関係性が否定できないことから、ドッグフードの中にあえて添加してラベルに記載しているメーカーもあります。またダイエット効果を謳ったフードの中にも多く含まれています。
　ほとんどの商品は含有量は300ppmくらいですので、フード1kg当たり300mgという計算になります。体重5kgの犬が100gを食べたら、体重1kg当たり1日6mg摂取するということです。ただしそもそもドライフード1kgの中には5～39mg、ウェットフード1kgの中には23～1,450mgのカルニチンが含まれていますので合算が必要となります。
　過剰摂取した時の副作用として報告されているのは下痢だけです。拡張型心筋症を対象としたカルニチンによる試験的な食事療法では、体重1kg当たり50～100mgの用量を1日3回に渡って給餌したという報告もありますが、目立った副作用は見られませんでした。そもそも体の中に存在している成分ですので、よほど大量に摂取しない限り有害反応は起こりにくいのだと考えられます。
　またダイエット（体重減少）を目的とした場合、減量フードの特許を申請したメーカーが推奨しているのは50～100ppm（フード1kg中50～100mg）です。フードではなくサプリとして摂取するなら、なら1日2.5～50mgが妥当ではないかとも言及しています。
　なお拡張型心筋症を抱えた犬から推定される、正常な犬における体内のカルニチン濃度は以下です（:Keene, 1991）。NCPは非コラーゲンタンパク質、エステル型は脂肪酸や有機酸とエステル結合した形のことを意味しています。

タイプ	血漿カルニチン （nmol/mL）	心筋カルニチン （nmol/mg NCP）
遊離型	8～36	4～11
エステル型	0～7	0～4
総合	12～38	5～13