L-Carnitin steckt reichlich in rotem Fleisch und wird als Fatburner für Sport und Diät verkauft. Forscher der Yale School of Medicine haben nun entdeckt, dass der Nährstoff bei Mäusen eine bereits laufende Entzündung anheizen kann. Er gelangt über ein Transportprotein in Fresszellen des Immunsystems und löst dort einen zellulären Alarm aus. Bei Mäusen mit einer sepsisähnlichen Entzündung verschlechterte zusätzliches L-Carnitin das Überleben deutlich. Allein löste der Stoff jedoch keine Entzündung aus, und ob die Ergebnisse auf Menschen übertragbar sind, ist noch offen.
Dass viel rotes Fleisch mit chronisch entzündlichen Krankheiten wie Herz-Kreislauf-Leiden, Diabetes und entzündlichen Darmerkrankungen in Verbindung steht, zeigen Bevölkerungsstudien seit Jahren. Wie Fleisch Entzündungen im Körper überhaupt fördern könnte, war jedoch unklar. Ein Team um den Infektiologen Eric Elliott und den Immunologen Andrew Wang von der Yale School of Medicine in New Haven hat nun einen möglichen Mechanismus gefunden. Im Mittelpunkt steht L-Carnitin, eine Substanz, die in Skelettmuskeln besonders stark angereichert ist und deshalb auch im Muskelfleisch von Rind oder Lamm reichlich vorkommt. Die Forscher haben ihre Ergebnisse im Fachjournal Cell veröffentlicht.
L-Carnitin ist kein Fremdstoff. Der Körper stellt es auch selbst her, und es erfüllt im Stoffwechsel eine wichtige Aufgabe. „L-Carnitin hilft dabei, Fette in die Mitochondrien zu transportieren, damit sie dort zur Energiegewinnung abgebaut werden können“, erklärt Elliott in einer Mitteilung der Yale School of Medicine zu L-Carnitin und Entzündungen. Vereinfacht gesagt sei der Stoff zum Synonym für Fettverbrennung geworden. Deshalb ist L-Carnitin als Nahrungsergänzungsmittel für Sportler und zum Abnehmen beliebt.
Auf die Spur des L-Carnitins kamen die Forscher eher zufällig. Eigentlich untersuchten sie, wie sich der Fettstoffwechsel bei einer Sepsis verändert. Bei dieser lebensbedrohlichen Erkrankung schädigt die Abwehrreaktion des Körpers auf eine Infektion die eigenen Gewebe und Organe. „Unter Sepsis-Patienten auf Intensivstationen berichten manche Studien von Sterberaten von fast 40 Prozent“, sagt Elliott. Ein großer Teil des Schadens entsteht demnach nicht, weil der Körper die Erreger nicht in den Griff bekommt, sondern durch eine aus dem Ruder gelaufene Entzündungsreaktion.
Um eine solche Entzündung nachzustellen, verabreichten die Forscher Mäusen Lipopolysaccharid (LPS). Dieser Bestandteil der Hülle bestimmter Bakterien löst eine heftige Immunreaktion aus und wird häufig als Modell für die Entzündung bei einer Sepsis genutzt. Danach fiel der L-Carnitin-Spiegel im Blut der Tiere deutlich ab. Die naheliegende Idee war, den Mangel auszugleichen. „Wir hatten erwartet, dass es den Tieren besser geht, wenn wir ihnen Carnitin zurückgeben, aber tatsächlich ging es ihnen viel schlechter“, berichtet Elliott. Daraus schlossen die Forscher, dass der Körper den L-Carnitin-Spiegel offenbar gezielt senkt, um sich zu schützen.
Um zu verstehen, warum L-Carnitin den Mäusen schadete, untersuchten die Forscher Makrophagen von Mäusen und Menschen. Diese Fresszellen gehören zur ersten Verteidigungslinie des Immunsystems und reagieren schnell auf Gefahrensignale. Die Zellen waren zuvor mit LPS in eine Art Alarmbereitschaft versetzt worden. Dabei zeigte sich eine Kette von Ereignissen. Zunächst nehmen die Makrophagen L-Carnitin über ein Transportprotein namens OCTN2 auf, das den Stoff mit hoher Affinität in die Zelle schleust. Im Inneren bremst L-Carnitin die Herstellung von Mevalonat, einem Zwischenprodukt des Stoffwechselwegs, über den Zellen unter anderem Cholesterin bilden.
Dadurch wird ein Signalprotein namens RhoA inaktiviert. Diese Veränderung registriert ein Sensorprotein mit dem Namen Pyrin. Es ist Teil eines sogenannten Inflammasoms, eines Proteinkomplexes, der wie eine innere Alarmanlage der Zelle funktioniert. Schlägt Pyrin an, setzt die Zelle den Entzündungsbotenstoff Interleukin-1β frei. Dieser treibt wiederum die Bildung von Interleukin-17a an, einem weiteren Botenstoff, der Entzündungen verstärkt. In den Versuchen mit LPS war es dieser Weg über Interleukin-1β und Interleukin-17a, der die Sterblichkeit der Mäuse erhöhte. „Besonders auffällig war, wie schädlich Interleukin-17 in diesem Modell war“, sagt Elliott.
Dass OCTN2 dabei unverzichtbar ist, belegten die Forscher mit genetisch veränderten Mäusen. Bei ihnen fehlte der Transporter gezielt in den Fresszellen und verwandten Immunzellen. Ohne OCTN2 konnte L-Carnitin das Pyrin-Inflammasom weder in der Zellkultur noch im lebenden Tier aktivieren. Für die Forscher ist das Transportprotein deshalb ein möglicher Angriffspunkt für künftige Medikamente gegen eine durch L-Carnitin verstärkte Entzündung.
Der gleiche Mechanismus spielt offenbar auch bei Muskelverletzungen eine Rolle. Die Forscher untersuchten dazu Mäuse mit einer Rhabdomyolyse. Bei diesem Krankheitsbild zerfällt geschädigtes Skelettmuskelgewebe rasch und gibt seinen Inhalt ins Blut ab, was die Nieren akut schädigen kann. Auch hier waren Pyrin und OCTN2 für die Entzündungsreaktion nötig und beeinflussten das Überleben der Tiere. Die Fresszellen deuten freigesetztes L-Carnitin offenbar als Warnsignal dafür, dass Muskelzellen zugrunde gehen.
In der Studie beschreiben die Forscher Makrophagen deshalb als Wächter, die L-Carnitin von außen erkennen, egal ob es aus der Nahrung oder aus beschädigten Muskeln stammt. Der Stoff dient dem Immunsystem damit als Hinweis auf Muskelschäden. Andrew Wang hält es für denkbar, dass der Mechanismus bei weiteren Krankheiten beteiligt ist. „Es gibt verlockende genetische Hinweise darauf, dass der von uns entdeckte Weg bei einer Reihe von Krankheiten zu Entzündungen beitragen könnte“, sagt er. Das gelte besonders für Leiden, bei denen die Muskeln bisher eher als Opfer der Krankheit galten und nicht als möglicher Antrieb.
Die Ergebnisse werfen die Frage auf, ob L-Carnitin aus der Nahrung oder aus Nahrungsergänzungsmitteln Menschen schaden kann. Wer sich gemischt ernährt, nimmt den größten Teil seines L-Carnitins über Lebensmittel auf. Vegetarier und Veganer bilden mehr davon im eigenen Körper, haben insgesamt aber niedrigere Spiegel. Bereits frühere Studien an Mäusen hatten Hinweise darauf geliefert, dass rotes Fleisch entzündliche Darmerkrankungen fördern kann. Die neue Arbeit liefert nun einen konkreten Mechanismus, der solche Beobachtungen erklären könnte.
Elliott warnt allerdings ausdrücklich vor voreiligen Schlüssen. Die Forscher haben L-Carnitin als einzelnen Stoff untersucht und weder rotes Fleisch als Ganzes noch handelsübliche Präparate getestet. „Carnitin allein hat keine Entzündung ausgelöst“, betont er. Nötig war stets ein erheblicher entzündlicher Hintergrund, und welche Situation beim Menschen einen vergleichbaren Effekt hervorrufen könnte, ist noch unbekannt. „Wir können nicht sagen, dass Carnitin als Nahrungsergänzung oder ein hoher Konsum von rotem Fleisch immer schädlich ist. Wahrscheinlich ist es meistens unbedenklich, aber es könnte bestimmte Umstände geben, unter denen es zum Problem wird“, sagt Elliott.
Auch die Beobachtungsdaten zum Fleischkonsum sind nicht eindeutig. Eine große Auswertung kam etwa zu dem Ergebnis, dass rotes Fleisch wohl doch nicht so ungesund ist wie oft angenommen, weil Übergewicht einen Teil der erhöhten Entzündungswerte erklärte. Andrew Wang sieht die Ernährungsforschung deshalb vor einer grundsätzlichen Aufgabe. Man werde ein tiefes Verständnis aller Bestandteile von Lebensmitteln benötigen, vergleichbar mit einem Periodensystem, um zu verstehen, was für einen bestimmten Menschen in einem bestimmten Gesundheitszustand eine gute oder schlechte Ernährung ist.
Für die Wissenschaft ist L-Carnitin kein unbeschriebenes Blatt. Bereits im Jahr 2013 hatten Forscher der Cleveland Clinic um den Kardiologen Stanley Hazen im Fachjournal Nature Medicine einen ganz anderen Weg beschrieben, über den der Nährstoff dem Herzen schaden könnte. Darmbakterien wandeln L-Carnitin in Trimethylamin um, aus dem die Leber Trimethylamin-N-oxid (TMAO) bildet. Mäuse, die dauerhaft zusätzliches L-Carnitin erhielten, entwickelten mehr Arteriosklerose, aber nur, wenn ihre Darmflora intakt war. Menschen, die sich gemischt ernährten, bildeten nach der Aufnahme von L-Carnitin mehr TMAO als Veganer und Vegetarier.
In einer Gruppe von 2.595 Patienten, die kardiologisch untersucht wurden, ging ein hoher L-Carnitin-Spiegel im Blut mit einem erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie für Herzinfarkt, Schlaganfall oder Tod einher. Das galt allerdings nur bei Patienten, die gleichzeitig hohe TMAO-Werte hatten. Die neue Yale-Studie ergänzt dieses Bild um einen zweiten, davon unabhängigen Mechanismus, der nicht über die Darmbakterien läuft, sondern direkt über das Immunsystem. Beide Befunde zusammen machen L-Carnitin zu einem interessanten Kandidaten, wenn es darum geht, die Risiken von viel rotem Fleisch zu verstehen.
Den größten unmittelbaren Nutzen erhoffen sich die Forscher bei der Behandlung von Sepsis. Weltweit gehört die Erkrankung zu den häufigsten Todesursachen auf Intensivstationen, und neue Ansätze reichen von Medikamenten bis zu digitalen Hilfen, mit denen etwa ein KI-System die Sepsis-Todesfälle in einer US-Klinik gesenkt hat. „Wir haben frustrierend wenig Fortschritte dabei gemacht, die Behandlung von Sepsis über eine bessere Gabe von Flüssigkeit, Antibiotika und blutdruckstützenden Medikamenten hinaus zu verbessern“, sagt Elliott. Das Team will nun prüfen, ob sich bei einem Teil der Patienten durch eine Blockade von Interleukin-17 etwas erreichen lässt. Medikamente, die diesen Botenstoff hemmen, werden bereits gegen andere entzündliche Erkrankungen eingesetzt.
Bis daraus eine Therapie entstehen könnte, ist es jedoch ein weiter Weg. Alle Ergebnisse zur Wirkung im lebenden Organismus stammen bislang aus Mäusen, ergänzt durch Versuche mit menschlichen Immunzellen in der Zellkultur. Die Forscher wollen ihre Befunde als Nächstes an Menschen überprüfen und OCTN2 als Ziel für Medikamente genauer untersuchen. Zudem soll geklärt werden, ob der Weg auch bei chronischen Entzündungskrankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, entzündlichen Darmerkrankungen oder Krebs eine Rolle spielt. Für den Alltag bedeutet die Studie daher vorerst keine neue Ernährungsempfehlung, wohl aber einen ernst zu nehmenden Hinweis darauf, dass ein vermeintlich harmloser Nährstoff unter bestimmten Umständen das Immunsystem auf Hochtouren bringen kann.
Cell, The pyrin inflammasome senses OCTN2-mediated uptake of extracellular L-carnitine from muscle injury or ingestion; doi:10.1016/j.cell.2026.09.015
Nature Medicine, Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis; doi:10.1038/nm.3145
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