Zobacz też: dieta ketogeniczna; cukrzycowa kwasica ketonowa.
Ogólność
W przeszłości uważano, że ciała ketonowe są spowodowane nadmiernym metabolizmem, spowodowanym spożyciem zbyt dużej ilości tłuszczu lub cukrzycą.Z drugiej strony ciała ketonowe są naturalnie wytwarzane przez nasz organizm: mózg przystosowuje się do wykorzystywania tych metabolitów w warunkach przedłużonego postu (u diabetyków ciała ketonowe zastępują metabolizm glukozy) Ponadto może dojść do pogorszenia drogi ciał ketonowych w przypadku złego odżywiania.
Jakie są ciała ketonowe?
Ciała ketonowe są pochodnymi lipidów (pochodzą z metabolizmu lipidów, prawie wyłącznie wątrobowych), ale mają cechy upodabniające je do cukrów:
- Wysoka prędkość wejściowa;
- Szybki w użyciu.
Nawet niektóre aminokwasy, w określonych warunkach metabolicznych, mogą tworzyć ciała ketonowe (Leucyna, Lizyna, Fenyloalanina, Izoleucyna, Tryptofan i Tyrozyna).
Rola biologiczna
- Ciała ketonowe są niewielkich rozmiarów, dlatego są transportowane bardzo szybko (znacznie bardziej niż kwasy tłuszczowe, które z drugiej strony potrzebują białek transportowych, takich jak albumina);
- ciała ketonowe są wykorzystywane prawie wyłącznie przez mięśnie i tkanki obwodowe, ale także przez serce (20-30% zużywanej energii pochodzi z ciał ketonowych) i przez mózg (w przypadku długotrwałego postu).
Synteza
Ciała ketonowe są syntetyzowane przez acetylokoenzym A, który pochodzi z metabolizmu kwasów tłuszczowych.
Enzym, który katalizuje pierwszy etap to Β-ketotiolaza, który wykorzystuje siarkę acetylokoenzymu A do wytwarzania Β-ketoacylo-koenzymu A (jest to reakcja odwrotna do reakcji obserwowanej w -oksydacji kwasów tłuszczowych); reakcja ta nie jest spontaniczna, ale jest napędzana przez następującą reakcję , katalizowany z „Syntaza hydroksymetyloglutarylokoenzymu A i która obejmuje przyłączenie drugiego acetylokoenzymu A, z otrzymaniem 3-hydroksy-3-metyloglutarylokoenzymu A.
Następnie interweniuje enzym lityczny, który przekształca 3-hydroksy-3-metyloglutarylokoenzym A w octan octu, który jest ciałem ketonowym. Octan octu może zostać wysłany do tkanek obwodowych lub pod wpływem enzymu dehydrogenaza hydroksymaślanowa, przekształcony w 3-Β-hydroksymaślan. Jeśli octan octu jest w bardzo wysokim stężeniu, może również spontanicznie dekarboksylować do acetonu.
Aceton, octan octu i 3-Β-hydroksymaślan to trzy ciała ketonowe, które rozważamy; Aceton jest produktem odpadowym, który jest wytwarzany losowo na drodze ciał ketonowych i jest wydalany przez wydech i transpirację.
Stosowanie w tkankach obwodowych
Ciała ketonowe wytwarzane w wątrobie są wysyłane do tkanek obwodowych.
Zobaczmy teraz, co się dzieje, gdy octan octu i 3-Β-hydroksymaślan dotrą do tkanek obwodowych.Octan octu jest Β-ketokwasem, dlatego po aktywacji może być użyty w procesie Β-utleniania do produkcji acetylokoenzym A: dlatego konieczne jest przekształcenie Β-ketokwasu w Β-keto-acylkoenzym A.
Gdy octan octu dociera do mitochondrium komórki tkanki obwodowej, poddawany jest działaniu enzymu transferaza sukcynylokoenzymu A: dzięki temu enzymowi octan octu reaguje z sukcynylokoenzymem A (pochodzącym z cyklu Krebsa) i otrzymuje się bursztynian i acetylokoenzym A octu.
Wykorzystując sukcynylokoenzym A do aktywacji octanu octu, wskakujemy w cykl Krebsa, etap, w którym wytwarza się GTP: jest to proces, pod względem energii, za który komórka jest gotowa zapłacić, aby uzyskać koenzym A octu acetylowego ; ten ostatni przechodzi następnie pod działaniem Β-ketotiolaza (enzym Β-oksydacyjny) do produkcji dwóch cząsteczek acetylokoenzymu A, które są wysyłane do cyklu Krebsa.
Jeśli 3-Β-hydroksymaślan jest wysyłany do tkanek obwodowych, ten ostatni, wewnątrz mitochondrium, jest przekształcany w aceton octowy w wyniku działania enzymu dehydrogenazy Β-hydroksymaślanu, z wytworzeniem NADH, co odpowiada około 2,5 ATP; wytworzony octan octu przebiega zgodnie z wcześniej opisaną ścieżką.
Komórka tkanki obwodowej czerpie więcej energii z 3-Β-hydroksymaślanu niż z octanu octu, ale dostarczanie jednej lub drugiej do tkanek obwodowych zależy od dostępności energii w wątrobie.
C” to nie bez znaczenia ilość metabolizowanych kwasów tłuszczowych, zawartych w peroksysomach, a nie w mitochondriach; peroksysomy są organellami mniejszymi niż mitochondria i bogatymi w jony metali i enzymy peroksydazy. Enzymy peroksydazy wykorzystują nadtlenek wodoru do promowania procesów redoks, dlatego w peroksysomach występują to układ enzymatyczny zdolny do wytwarzania nadtlenku wodoru.
W Β-oksydacji w peroksysomach „acylkoenzym A jest otrzymywany przez działanie”oksydaza acylokoenzymu A (W mitochondriach natomiast działał enzym dehydrogenaza acylokoenzymu A. Również w tym przypadku powstaje trans 2,3 enoilkoenzym A, który podlega działaniu enzymu dwufunkcyjnego (spełnia taką samą funkcję jak w mitochondriach przez „hydratazę enoilokoenzymu A i dehydrogenazę L-Β-hydroksyacylokoenzymu A) i w ten sposób jest przekształcany w Β-ketoacylokoenzym A. Ten ostatni, podobnie jak w mitochondriach, podlega działaniu Β-ketotiolazy i acetylokoenzymu A a acylokoenzym A otrzymuje się ze szkieletem węglowym zmniejszonym o dwie jednostki w porównaniu ze szkieletem wyjściowym, który powraca do obiegu.
-di-cottura.jpg)
