Danh pháp

Tên chung quốc tế

Carnosine

Tên danh pháp theo IUPAC

(2S)-2-(3-aminopropanoylamino)-3-(1H-imidazol-5-yl)propanoic acid

Mã UNII

8HO6PVN24W

Mã CAS

305-84-0

Cấu trúc phân tử

Công thức phân tử

C9H14N4O3

Phân tử lượng

226.23 g/mol

Cấu trúc phân tử

Carnosine là một dipeptide và là dẫn xuất N-(beta-alanyl) của L-histidine.

Các tính chất phân tử

Số liên kết hydro cho: 4

Số liên kết hydro nhận: 5

Số liên kết có thể xoay: 6

Diện tích bề mặt tôpô: 121Ų

Số lượng nguyên tử nặng: 16

Các tính chất đặc trưng

Điểm nóng chảy: 253 – 256 °C

Điểm sôi: 656.2±55.0 °C ở 760mmHg

Tỷ trọng riêng: 1.4±0.1 g/cm3

Độ tan trong nước: 384 mg/mL

Hằng số phân ly pKa: 6,83

Dạng bào chế

Carnosine có thể được bổ sung qua đường uống hoặc tiêm. Có nhiều dạng bào chế của carnosine như viên nang, viên nén, dịch tiêm hay kem bôi. Mỗi dạng bào chế có liều lượng và cách sử dụng khác nhau.

Độ ổn định và điều kiện bảo quản

Carnosine rất nhạy cảm với nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm. Nếu không được bảo quản đúng cách, Carnosine có thể bị phân hủy, mất hiệu lực hoặc gây ra các tác dụng phụ không mong muốn. Do đó, cần tuân thủ các nguyên tắc sau để bảo quản thuốc Carnosine một cách an toàn và hiệu quả:

• Bảo quản thuốc Carnosine ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và nhiệt độ cao. Nhiệt độ lý tưởng để bảo quản thuốc Carnosine là từ 15 đến 25 độ C. Không để thuốc Carnosine trong tủ lạnh hoặc trong xe hơi nóng.
• Đóng kín hộp thuốc Carnosine sau khi sử dụng và không để lâu quá thời hạn sử dụng ghi trên nhãn. Thời hạn sử dụng của thuốc Carnosine thường là từ 2 đến 3 năm kể từ ngày sản xuất. Nếu phát hiện thuốc Carnosine có màu, mùi hoặc hình dạng bất thường, nên vứt bỏ ngay lập tức và không sử dụng.
• Không trộn lẫn thuốc Carnosine với các loại thuốc khác hoặc các chất có tính axit hoặc kiềm. Điều này có thể làm thay đổi cấu trúc hoặc tính chất của thuốc Carnosine và làm giảm hiệu quả của nó.

Nguồn gốc

Carnosine là gì? Carnosine là một chất tự nhiên được tìm thấy trong cơ thể của động vật có vú, bao gồm cả con người. Carnosine có vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định và chức năng của các protein, tế bào và mô. Carnosine cũng có khả năng chống oxy hóa và chống glycation, hai quá trình gây hại cho các phân tử sinh học và góp phần vào lão hóa.

Carnosine được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1900 bởi nhà sinh học người Nga Gulevich, khi ông phân tích thành phần của cơ bắp. Sau đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu về vai trò của carnosine trong các quá trình sinh lý và bệnh lý khác nhau, như đái tháo đường, bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson, ung thư và bệnh tim.

Carnosine được phát triển thành thuốc vào năm 1994 bởi nhà dược học người Ý Lorenzini, khi ông phát minh ra một phương pháp tổng hợp carnosine từ các nguyên liệu tự nhiên. Lorenzini đã chứng minh rằng carnosine có thể cải thiện sức khỏe và tuổi thọ của các loài động vật thí nghiệm, như chuột và gà. Lorenzini cũng đã khởi xướng các nghiên cứu lâm sàng để kiểm tra hiệu quả và an toàn của carnosine ở người.

Hiện nay, carnosine được coi là một chất bổ sung dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe và làm chậm quá trình lão hóa. Carnosine có thể được dùng để điều trị hoặc phòng ngừa các bệnh liên quan đến oxy hóa và glycation, như mắt thâm quầng, nhăn da, thoái hóa khớp, suy giảm trí tuệ và mất trí nhớ. Carnosine cũng có thể giúp tăng cường thể lực, chịu đựng và khả năng hồi phục của cơ bắp.

Dược lý và cơ chế hoạt động

Carnosine, một dipeptide sinh học được tổng hợp từ hai thành phần cơ bản: beta-alanine, một hợp chất phát sinh từ quá trình chuyển hóa pyrimidine, và histidine, một axit amin thiết yếu cho nhiều chức năng sinh học. Sự kết hợp này được thực hiện trong cơ thể, nơi beta-alanine đóng vai trò là tiền chất chủ chốt, do đó việc bổ sung beta-alanine đơn độc có thể gia tăng mức độ carnosine trong cơ bắp một cách hiệu quả.

Đệm pH

Carnosine nổi bật với giá trị pKa 6,83, biến nó thành chất đệm lý tưởng trong khoảng pH chuyên biệt của cơ bắp. Đặc biệt là khi beta-alanine không bị lắp ghép vào cấu trúc protein, nên cơ thể có khả năng dự trữ carnosine với nồng độ đáng kể, lên đến millimolar. Tại mức độ 17–25 mmol/kg trọng lượng cơ khô, carnosine đóng vai trò không thể thiếu như một chất đệm chính, chiếm giữa 10-20% tổng năng lực đệm trong các loại sợi cơ I và II.

Chống oxy hóa

Carnosine, một phân tử đặc biệt có sức mạnh chống oxy hóa, đã được khám phá có khả năng chống lại các gốc tự do oxy hóa – những phản ứng oxy hóa có thể gây tổn hại cho tế bào. Hơn nữa, nó cũng can thiệp vào quá trình peroxid hóa lipid bằng cách trung hòa các aldehyd alpha-beta không bão hòa, giúp bảo vệ cấu trúc và chức năng của màng tế bào.

Không chỉ có vậy, carnosine đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh độ pH trong tế bào cơ, giúp duy trì môi trường ổn định cho chúng hoạt động hiệu quả. Trong não, nó còn đóng góp vào việc truyền đạt thông tin thần kinh. Đặc biệt, cấu trúc hóa học của carnosine là một zwitterion – một phân tử mang cả điện tích dương lẫn âm, cho phép nó hoạt động ổn định và hiệu quả trong môi trường sinh học đa dạng của cơ thể.

Chống glycating

Carnosine hoạt động như một chất chống glycating, làm giảm tốc độ hình thành các sản phẩm cuối glycation tiên tiến (các chất có thể là yếu tố phát triển hoặc làm trầm trọng thêm nhiều bệnh thoái hóa, như tiểu đường, xơ vữa động mạch, suy thận mãn tính và bệnh Alzheimer), và cuối cùng làm giảm sự phát triển của mảng xơ vữa động mạch.

Bảo vệ lão hóa

Với vai trò là một chất geroprotector, carnosine được đánh giá cao trong việc kéo dài giới hạn Hayflick trong các tế bào nguyên bào sợi của con người, và đồng thời làm chậm sự suy giảm telomere. Nhờ vào khả năng chống glycation, nó còn được tin là có khả năng làm chậm tiến trình lão hóa.

Khác

Carnosine cũng có khả năng kết hợp với các ion kim loại hai hóa trị, tạo ra sự liên kết tiềm năng giữa hệ đệm Ca2+ và H+, mặc dù sự hiện diện và mức độ liên kết của Ca2+ với carnosine trong điều kiện sinh lý vẫn còn là một đề tài gây tranh cãi.

Nghiên cứu hiện hành đã phơi bày mối quan hệ tích cực giữa nồng độ carnosine trong cơ bắp và khả năng vận động, nhấn mạnh rằng việc bổ sung β-Alanine có thể cải thiện hiệu suất thể chất qua việc thúc đẩy sự tăng cường carnosine. Thực hành tập luyện cũng góp phần tăng nồng độ carnosine, với lưu ý rằng vận động viên thường xuyên thực hiện các bài tập không yêu cầu oxy đạt được lượng carnosine cao hơn trong cơ bắp của họ.

Ứng dụng trong y học

Carnosine đã trở nên nổi bật trong lĩnh vực y học nhờ vào khả năng chống oxy hóa đáng kể cùng với nhiều đặc tính sinh học khác. Được tìm thấy nhiều trong cơ bắp và não bộ, carnosine không chỉ giúp cải thiện hiệu suất và sức chịu đựng của cơ bắp mà còn được nghiên cứu cho những tiềm năng ứng dụng trong điều trị các bệnh lý phức tạp.

Trong lĩnh vực thể thao và y học phục hồi chức năng, carnosine được biết đến như một phân tử có khả năng tăng cường hiệu suất cơ bắp. Nó làm chậm quá trình mất chức năng của cơ do tác động của lactic acid và giúp cải thiện sự phục hồi sau các hoạt động gắng sức. Điều này không chỉ có ích cho vận động viên mà còn có lợi cho những bệnh nhân cần phục hồi chức năng cơ sau chấn thương hoặc phẫu thuật.

Ngoài ra, carnosine cũng được nghiên cứu trong việc quản lý và điều trị bệnh tiểu đường. Nó có khả năng ức chế glycation, một quá trình mà trong đó glucose liên kết không đặc hiệu với protein hoặc lipid, dẫn đến hình thành các sản phẩm cuối cùng của glycation nâng cao (AGEs), những chất gây ra các biến chứng liên quan đến bệnh tiểu đường như tổn thương thần kinh, mạch máu và các cơ quan khác. Carnosine do đó có thể giúp giảm thiểu nguy cơ phát triển các biến chứng này.

Trong thần kinh học, carnosine đang được nghiên cứu như một phương pháp tiềm năng trong điều trị bệnh Alzheimer và các rối loạn thần kinh khác. Các đặc tính chống oxy hóa của nó có thể bảo vệ các tế bào thần kinh khỏi tổn thương do các gốc tự do gây ra, và khả năng kiểm soát mức độ kim loại nặng trong não cũng hứa hẹn trong việc làm giảm sự tiến triển của bệnh Alzheimer. Bên cạnh đó, carnosine cũng có tiềm năng làm giảm sự tích tụ của các peptide beta-amyloid, một trong những dấu hiệu điển hình của bệnh Alzheimer.

Carnosine trong mỹ phẩm: Các nghiên cứu cũng đang xem xét vai trò của carnosine trong việc làm chậm quá trình lão hóa. Với khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, nó có thể giúp bảo vệ tế bào và DNA khỏi tổn thương oxy hóa, qua đó có khả năng kéo dài tuổi thọ của tế bào và làm chậm quá trình lão hóa. Điều này mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc sử dụng carnosine như một phần của liệu pháp chống lão hóa.

Mặc dù có nhiều tiềm năng, ứng dụng của carnosine trong y học vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu. Một số thách thức cần vượt qua bao gồm việc xác định liều lượng hiệu quả và an toàn, cũng như việc hiểu rõ cơ chế hoạt động của nó trong cơ thể con người. Carnosine cũng có thể bị phân hủy nhanh trong máu, làm giảm hiệu quả của nó, đòi hỏi phải tìm kiếm các phương pháp mới để tăng cường sự ổn định và hấp thụ của nó trong cơ thể.

Dược động học

Hấp thu

Carnosine có thể được đưa vào cơ thể thông qua chế độ ăn uống (chủ yếu là từ thịt) hoặc qua các loại thực phẩm bổ sung. Tuy nhiên, việc hấp thụ carnosine qua đường tiêu hóa có thể bị hạn chế do sự hiện diện của enzyme carnosinase trong ruột và huyết tương, enzyme này chịu trách nhiệm phân hủy carnosine thành beta-alanine và histidine. Điều này đồng nghĩa với việc một lượng lớn carnosine có thể bị phân hủy trước khi nó kịp được hấp thụ vào máu.

Phân bố

Sau khi hấp thụ, carnosine được vận chuyển trong máu đến các mô cơ và não, nơi nó được tích lũy và thực hiện các chức năng sinh học của mình. Do đặc tính thích nước, carnosine có xu hướng phân phối chủ yếu trong không gian ngoại bào.

Chuyển hóa

Trong huyết tương và các mô, carnosine có thể chuyển hóa bởi carnosinase. Sự chuyển hóa này sinh ra beta-alanine và histidine, hai thành phần mà cơ thể có thể tái sử dụng. Sự phân hủy này có thể hạn chế hiệu quả của việc bổ sung carnosine, đặc biệt là ở những người có hoạt tính carnosinase cao.

Thải trừ

Các sản phẩm chuyển hóa của carnosine, sau khi đã được sử dụng hoặc không cần thiết nữa, cuối cùng sẽ được đào thải ra khỏi cơ thể. Beta-alanine và histidine có thể được tái hấp thụ hoặc đào thải qua nước tiểu.

Độc tính ở người

Độc tính cấp tính: Cho đến nay, các nghiên cứu về độc tính cấp tính của carnosine cho thấy nó có mức độ an toàn cao. Các thử nghiệm trên động vật đã không tìm thấy mức liều gây chết khi carnosine được cung cấp qua đường uống.

Độc tính mãn tính: Các nghiên cứu lâu dài cần thiết để xác định xem việc tiêu thụ carnosine liên tục, đặc biệt là ở liều lượng cao trong các thực phẩm bổ sung, có gây ra độc tính mãn tính hay không. Tuy nhiên, cũng chưa có báo cáo nào chỉ ra rằng carnosine gây độc tính mãn tính ở người.

Độc tính tại chỗ: Carnosine không gây kích ứng da hoặc niêm mạc khi được tiêu thụ hoặc tiếp xúc theo cách thông thường.

Độc tính tế bào: Carnosine thường được xem là một chất bảo vệ tế bào nhờ vào khả năng chống oxy hóa của nó và không gây độc cho tế bào.

Độc tính đối với sinh sản: Không có bằng chứng rõ ràng cho thấy carnosine ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng sinh sản hoặc phát triển của thai nhi.

Tương tác với thuốc khác

Thuốc chống đông máu: Carnosine có tác dụng chống oxy hóa và có thể ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa trong cơ thể, có thể ảnh hưởng đến hoạt động của thuốc chống đông máu như warfarin. Tuy nhiên, không có nghiên cứu cụ thể nào đề cập đến tương tác này.

Thuốc điều trị tiểu đường: Carnosine có thể tác động đến mức đường huyết do khả năng ngăn chặn glycation. Do đó, khi sử dụng chung với các loại thuốc hạ đường huyết, có khả năng cần phải điều chỉnh liều lượng của các loại thuốc này để tránh nguy cơ hạ đường huyết quá mức.

Thuốc huyết áp: Vì carnosine có thể tác động đến mức độ co thắt của mạch máu, có khả năng nó có thể tương tác với thuốc huyết áp. Tuy nhiên, hiện tại không có bằng chứng cụ thể về loại tương tác này.

Thuốc chống viêm không steroid (NSAIDs): Carnosine có tính chất chống viêm và có thể tác động đến cách thức hoạt động của NSAIDs. Sự tương tác này chưa được nghiên cứu đầy đủ, nhưng có khả năng xảy ra.

Chất ức chế MAO: Do carnosine có tác động đến hệ thống thần kinh, nó có thể tương tác với các chất ức chế monoamine oxidase, những loại thuốc thường được sử dụng trong điều trị trầm cảm và một số rối loạn tâm thần khác.

Thuốc chống động kinh: Carnosine đã được nghiên cứu về khả năng cải thiện các triệu chứng của bệnh tự kỷ, và có thể có tác dụng trên hệ thần kinh trung ương. Vì vậy, nó có thể tương tác với các thuốc chống động kinh, ảnh hưởng đến hiệu quả hoặc yêu cầu liều lượng của chúng.

Thuốc chống oxy hóa khác: Carnosine là một chất chống oxy hóa mạnh mẽ, và khi sử dụng cùng với các thuốc hoặc thực phẩm bổ sung chống oxy hóa khác, có thể tăng cường tác dụng chống oxy hóa, điều này có thể là có lợi nhưng cũng có thể dẫn đến sự không cân xứng oxy hóa-giảm oxy hóa trong cơ thể.

Lưu ý khi sử dụng Carnosine

Carnosine có thể gây ra các tác dụng phụ như buồn nôn, đau bụng, tiêu chảy, đau đầu, chóng mặt hoặc mệt mỏi. Nếu bạn gặp phải những triệu chứng này, hãy ngừng sử dụng thuốc và tham khảo ý kiến bác sĩ.

Carnosine có thể tương tác với một số loại thuốc khác, như thuốc chống đông máu, thuốc chống viêm, thuốc chống đái tháo đường hoặc thuốc điều trị ung thư. Nếu bạn đang dùng bất kỳ loại thuốc nào, hãy báo cho bác sĩ biết trước khi sử dụng Carnosine.

Carnosine có thể ảnh hưởng đến mức đường huyết của người bệnh tiểu đường. Nếu bạn bị tiểu đường, hãy theo dõi mức đường huyết của mình và điều chỉnh liều lượng thuốc theo chỉ dẫn của bác sĩ.

Carnosine có thể gây ra dị ứng ở một số người, đặc biệt là những người có tiền sử dị ứng với các sản phẩm từ thịt. Nếu bạn có biểu hiện dị ứng như phát ban, ngứa, sưng hoặc khó thở, hãy ngừng sử dụng thuốc và gọi cấp cứu ngay lập tức.

Carnosine chưa được nghiên cứu đầy đủ về an toàn và hiệu quả ở phụ nữ mang thai hoặc cho con bú. Nếu bạn đang mang thai hoặc cho con bú, hãy tránh sử dụng Carnosine trừ khi có sự cho phép của bác sĩ.

Một vài nghiên cứu của Carnosine trong Y học

Tác dụng của L-Carnosine ở bệnh nhân mắc các bệnh liên quan đến tuổi tác: Đánh giá hệ thống và phân tích tổng hợp

Giới thiệu: L-carnosine đã được phát hiện là có hoạt động đa phương thức.

Mục đích: Mục đích của đánh giá này là tìm ra hiệu quả của L-Carnosine ở những bệnh nhân mắc các bệnh liên quan đến tuổi tác.

Phương pháp: Các nghiên cứu lâm sàng đánh giá tác dụng của L-Carnosine đối với bệnh ung thư, bệnh tim mạch, tiểu đường và rối loạn thoái hóa thần kinh đã được tìm kiếm trong cơ sở dữ liệu thư mục điện tử. Giao thức đã được đăng ký với PROSPERO (CRD42022314033). Công cụ đánh giá sai lệch rủi ro Cochrane đã sửa đổi cho các thử nghiệm ngẫu nhiên được sử dụng để đánh giá tất cả các báo cáo về nguy cơ sai lệch. RevMan 5.4 đã được sử dụng để tiến hành phân tích tổng hợp.

Kết quả: Sau quá trình sàng lọc, 14 bài báo đã được chọn để đánh giá hệ thống, trong đó có 9 bài đủ tiêu chuẩn để phân tích tổng hợp. Nhiều nghiên cứu được đưa vào cho thấy L-Carnosine có hoạt động trị liệu tiềm năng đối với các bệnh liên quan đến tuổi tác.

Kết quả từ phân tích tổng hợp cho thấy ở bệnh nhân đái tháo đường, HbA1c [chênh lệch trung bình (MD) 95% CI = -1,25 (-2,49, -0,022); p = 0,05; p = 0,001; I2 = 85%] và đường huyết lúc đói (FBS) [MD 95% CI = -12,44 (-22,44, -2,44); p = 0,01; p = 0,40; I2 = 0%] và trong rối loạn thoái hóa thần kinh, Bộ nhớ logic thang đo trí nhớ Wechsler 2 (WMS-LM2) [MD 95% CI = 1,34 (0,83, 1,85); p < 0,00001; p = 0,43; I2 = 0%], cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê, nghiêng về nhóm L-carnosine hơn nhóm đối chứng.

Khi mắc chứng rối loạn thoái hóa thần kinh, Thang đánh giá bệnh Alzheimer (ADAS) [MD 95% CI = 0,98 (-1,55, -0,42); p = 0,0007; p = 0,86; I2 = 0%] và Khoảng trống lưng (BDI) [MD 95% CI = -1,12 (-1,87, -0,37); p = 0,003; p = 0,73; I2 = 0%] cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê, nghiêng về nhóm đối chứng hơn nhóm L-carnosine.

Kết luận: Các nghiên cứu lâm sàng được thực hiện để kiểm soát độc tính do hóa trị gây ra và không có nghiên cứu lâm sàng nào về việc sử dụng nó để chống ung thư và bằng chứng hiện tại không hỗ trợ việc sử dụng nó trong điều trị bệnh tim mạch.

Tài liệu tham khảo

1. Drugbank, Carnosine, truy cập ngày 5 tháng 11 năm 2023.
2. Pubchem, Carnosine, truy cập ngày 5 tháng 11 năm 2023.
3. Sureshkumar K, Durairaj M, Srinivasan K, Goh KW, Undela K, Mahalingam VT, Ardianto C, Ming LC, Ganesan RM. Effect of L-Carnosine in Patients with Age-Related Diseases: A Systematic Review and Meta-Analysis. Front Biosci (Landmark Ed). 2023 Jan 18;28(1):18. doi: 10.31083/j.fbl2801018. PMID: 36722274.
4. Bộ Y Tế (2012), Dược thư quốc gia Việt Nam, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội