A deficiência primária de carnitina (PCD, OMIM212140) é uma desordem autossómica recessiva do metabolismo oxidativo de ácidos gordos causada por um defeito na função do transportador de carnitina OCTN2. O PCD foi inicialmente reportado em 1975, e 13 anos mais tarde, um estudo sugeriu que o PCD se devia a um defeito no transportador de carnitina OCTN2. Em 1998, o gene para PCD foi localizado e, desde então, o PCD tem sido cada vez mais noticiado. Com a aplicação da espectrometria de massa tandem, o diagnóstico de rastreio de recém-nascidos e de alto risco clínico aumentou significativamente; a intervenção da terapia de substituição da levocarnitina levou a um prognóstico melhorado para um número crescente de pacientes com PCD. Ao mesmo tempo, a investigação sobre a patogénese do PCD e das mutações genéticas está também a progredir. A carnitina natural (ou seja, ácido 3-hidroxi-4-trimetilaminobutírico) está disponível tanto nas formas levo como dextro, sendo a levo-carnitina fisiologicamente activa. Aproximadamente 75% da carnitina no corpo provém dos alimentos e 25% é sintetizada pelo fígado e rins. Em condições normais, a L-carnitina entra nas células (excepto hepatócitos) através da acção do transportador de alta afinidade OCTN2 na membrana celular e é mais abundante no músculo cardíaco e esquelético. O metabolismo b-oxidativo dos ácidos gordos in vivo tem lugar nas mitocôndrias. Os ácidos gordos de cadeia longa intracelular não podem entrar directamente nas mitocôndrias, e a sua forma activada, CoA lipídico de cadeia longa, é catalisada pela carnitina palmitoyltransferase I na membrana mitocondrial externa para se combinar com a carnitina para produzir carnitina acilo lipídica, que entra na matriz mitocondrial pela acção da carnitina lipídica acilo translocase na membrana mitocondrial interna, seguida pela acção da carnitina palmitoyltransferase II na membrana mitocondrial interna A carnitina é então decomposta em acyl-CoA lipídico de cadeia longa e carnitina livre pela acção da carnitina palmitoyltransferase II na membrana mitocondrial interna, com o acyl-CoA lipídico de cadeia longa participando ainda na oxidação β- e a carnitina libertada sendo transportada e reciclada pela acção da carnitina lipídica acyl-carnitina translocase, enquanto os ácidos gordos de cadeia média e curta podem entrar directamente nas mitocôndrias. Além disso, a carnitina pode reduzir a relação acetil CoA/CoA, aumentar a actividade do complexo piruvato desidrogenase e promover a utilização oxidativa da glucose; pode também aumentar a actividade do complexo enzimático da cadeia respiratória mitocondrial e acelerar a produção de ATP. OCTN2, um transportador orgânico de catiões/carnitina dependente de Na+, é constituído por 557 aminoácidos e contém 12 regiões transmembranas, e está presente nas membranas celulares do músculo cardíaco, músculo esquelético, intestino delgado, túbulos renais, fibroblastos cutâneos e placenta. Um estudo dos seus domínios funcionais revelou que: a região transmembrana desempenha um papel fundamental no reconhecimento e transporte da carnitina; o N-terminus (sequência de aminoácidos 1-193) pode ter um sítio de ligação Na+; o C-terminus (sequência de aminoácidos 342-557) está associado ao transporte do complexo Na+-carnitina, onde o laço intracelular entre a região transmembrana 10 e a região transmembrana 11 está acoplado ao Na+ electroquímico O laço intracelular entre a região transmembrana 10 e a região transmembrana 11 é um local importante para acoplar o gradiente electroquímico de Na+ e o complexo Na+-carnitina através da membrana celular, e os resíduos de tirosina neste laço desempenham um papel importante. As mutações nos genes relevantes levam a um defeito no transporte de carnitina por OCTN2, que impede a entrada de carnitina na célula e reduz a absorção de carnitina através do intestino, com a correspondente redução de carnitina livre nos fluidos corporais. A falta de carnitina nas células também leva a um aumento da excreção de carnitina urinária e a uma diminuição dos níveis de carnitina plasmática, resultando na incapacidade dos ácidos gordos de cadeia longa de entrar nas mitocôndrias para a beta-oxidação e a uma diminuição da produção de acetil CoA. Além disso, a deficiência de carnitina também afecta indirectamente a glicose e outras vias metabólicas, o que acaba por causar danos ao organismo, especialmente durante o jejum ou stress.