Типови кетогенезе кетонских тела, синтеза и деградација



Тхе кетогенеза је процес којим се добија ацетоацетат, β-хидроксибутират и ацетон, који се заједно називају кетонска тела. Овај комплексан и фино регулисан механизам се спроводи у митохондријима, од катаболизма масних киселина.

Добијање кетонских тела се дешава када је организам подвргнут исцрпним периодима поста. Иако се ови метаболити синтетишу углавном у ћелијама јетре, налазе се као важан извор енергије у разним ткивима, као што су скелетни мишићи и ткива срца и мозга..

Хидроки-хидроксибутират и ацетоацетат су метаболити који се користе као супстрати у срчаном мишићу и кортексу бубрега. У мозгу, кетонска тела постају важни извори енергије када тело исцрпи своју резерву глукозе.

Индек

  • 1 Опште карактеристике
  • 2 Врсте и својства кетонских тијела
  • 3 Синтеза кетонских тијела
    • 3.1 Услови за кетогенезу
    • 3.2 Механизам
    • 3.3 β-оксидација и кетогенеза су повезани
    • 3.4 Регулација β-оксидације и њен утицај на кетогенезу
  • 4 Деградација
  • 5 Медицински значај кетонских тијела
    • 5.1 Диабетес меллитус и акумулација тела кетона
  • 6 Референце

Опште карактеристике

Кетогенеза се сматра веома важном физиолошком функцијом или метаболичким путем. Генерално, овај механизам се спроводи у јетри, иако је показано да се може спровести у другим ткивима способним за метаболизам масних киселина..

Формирање кетонских тела је главни метаболички дериват ацетил-ЦоА. Овај метаболит се добија из метаболичког пута познатог као β-оксидација, што је деградација масних киселина..

Доступност глукозе у ткивима где се јавља β-оксидација одређује метаболичку судбину ацетил-ЦоА. У одређеним ситуацијама оксидисане масне киселине су скоро потпуно усмерене на синтезу кетонских тела.

Типови и својства кетонских тијела

Главно тело кетона је ацетоацетат или ацетоацетатна киселина, која се синтетише углавном у ћелијама јетре. Остали молекули који чине кетонска тела су изведени из ацетоацетата.

Редукција ацетоацетатне киселине доводи до Д-β-хидроксибутирата, другог тела кетона. Ацетон је једињење које се тешко разграђује и производи се спонтаном реакцијом декарбоксилације ацетоацетата (тако да не захтева интервенцију било ког ензима), када је присутан у високим концентрацијама у крви..

Означавање тела кетона је договорено по договору, јер строго говорећи, бета-хидроксибутират нема кетонску функцију. Ове три молекуле су растворљиве у води што олакшава њихов транспорт у крви. Његова главна функција је да обезбеди енергију одређеним ткивима као што су скелетни и срчани мишић.

Ензими који су укључени у формирање кетонских тела су углавном у ћелијама јетре и бубрега, што објашњава зашто су ове две локације главни произвођачи ових метаболита. Синтеза се одвија само и искључиво у митохондријској матрици ћелија.

Када се ови молекули синтетизују, они улазе у крвоток и одлазе у ткива која их захтевају, где се деградирају до ацетил-ЦоА.

Синтеза кетонских тела

Услови за кетогенезу

Метаболичка судбина ацетил-ЦоА од β-оксидације зависи од метаболичких потреба организма. Ово се оксидира у ЦО2 и Х2Или преко циклуса лимунске киселине или синтезе масних киселина, ако је метаболизам липида и угљених хидрата стабилан у организму.

Када тело треба формирање угљених хидрата, оксалоацетат се користи за производњу глукозе (глуконеогенезе) уместо да започне циклус лимунске киселине. Ово се дешава, као што је поменуто, када тело има одређену неспособност да добије глукозу, у случајевима као што је дуготрајно гладовање или присуство дијабетеса..

Због тога се ацетил-ЦоА настао оксидацијом масних киселина користи за производњу кетонских тијела.

Механизам

Процес кетогенезе почиње од продуката β-оксидације: ацетацетил-ЦоА или ацетил-ЦоА. Када је супстрат ацетил-ЦоА, први корак укључује кондензацију два молекула, реакцију катализовану ацетил-ЦоА трансферазом, да би се произвео ацетацетил-ЦоА.

Ацетацетил-ЦоА је кондензован са трећом ацетил-ЦоА дејством ХМГ-ЦоА синтазе, да би се произвео ХМГ-ЦоА (β-хидрокси-П-метилглутарил-ЦоА). ХМГ-ЦоА се разграђује у ацетоацетат и ацетил-ЦоА дејством ХМГ-ЦоА лијазе. На тај начин се добија прво кетонско тело.

Ацетоацетат се редукује на β-хидроксибутират интервенцијом β-хидроксибутират дехидрогеназе. Ова реакција зависи од НАДХ.

Главно тело ацетоацетат кетона је β-кето киселина, која пролази кроз не-ензиматску декарбоксилацију. Овај процес је једноставан и производи ацетон и ЦО2.

Овакав низ реакција доводи до стварања кетонских тијела. Они који су растворљиви у води могу се лако транспортовати кроз крвоток, без потребе за везивањем за структуру албумина, као што је случај са масним киселинама које су нерастворљиве у воденој средини.

.-Оксидација и кетогенеза су повезани

Метаболизам масних киселина производи супстрате за кетогенезу, тако да су ова два пута функционално повезана.

Ацетоацетил-ЦоА је инхибитор метаболизма масних киселина, јер зауставља активност ацил-ЦоА дехидрогеназе која је први ензим β-оксидације. Поред тога, он такође показује инхибицију на ацетил-ЦоА трансферазу и ХМГ-ЦоА синтазу.

Ензим ХМГ-ЦоА синтетаза, подређен ЦПТ-И (ензим укључен у производњу ацил-карнитина у β-оксидацији), представља важну регулаторну улогу у формирању масних киселина.

Регулација β-оксидације и њен утицај на кетогенезу

Храњење организама регулише комплексан сет хормонских сигнала. Угљени хидрати, аминокиселине и липиди конзумирани у исхрани се депонују у облику триацилглицерола у адипозном ткиву. Инсулин, анаболички хормон, укључен је у синтезу липида и формирање триацилглицерола.

На нивоу митохондрија, β-оксидација се контролише уласком и учешћем неких супстрата у митохондријима. ЦПТ И ензим синтетише ацил карнитин из цитосолног Ацил ЦоА.

Када се организам храни, активира се ацетил-ЦоА карбоксилаза и цитрат повећава ниво ЦПТ И, док се његова фосфорилација смањује (циклична АМП-зависна реакција).

Ово изазива акумулацију малонила ЦоА, који стимулише синтезу масних киселина и блокира њихову оксидацију, спречавајући генерирање узалудног циклуса..

У случају гладовања, активност карбоксилазе је веома ниска пошто су нивои ЦПТ И ензима смањени и фосфорилисани, активирајући и промовишући оксидацију липида, што ће касније омогућити формирање кетонских тела ацетил-ЦоА.

Деградација

Кетонска тела дифундирају из ћелија где су синтетизована и транспортована у периферна ткива крвотоком. У овим ткивима могу се оксидирати кроз циклус трикарбоксилне киселине.

У периферним ткивима, β-хидроксибутират се оксидује у ацетоацетат. Након тога, овај ацетоацетат се активира ензимом 3-кетоацил-ЦоА трансферазом.

Сукцинил-ЦоА делује као ЦоА донор који постаје сукцинат. До активације ацетоацетата долази да би се спречило да сукцинил-ЦоА постане сукцинат у циклусу лимунске киселине, са спрегнутом синтезом ГТП дејством сукцинил-ЦоА синтазе.

Добијени ацетоацетил-ЦоА је подвргнут тиолитском цепању које производи две ацетил-ЦоА молекуле које су инкорпориране у циклус трикарбоксилне киселине, познатији као Кребсов циклус..

Ћелијама јетре недостаје 3-кетоацил-ЦоА трансфераза, спречавајући да се овај метаболит активира у овим ћелијама. На овај начин се гарантује да се кетонска тела не оксидирају у ћелијама у којима су произведена, већ да се могу пренети у ткива где је њихова активност потребна.

Медицинска релевантност кетонских тијела

У људском телу, високе концентрације кетонских тела у крви могу изазвати специјална стања која се називају ацидоза и кетонемија.

Производња ових метаболита одговара катаболизму масних киселина и угљених хидрата. Један од најчешћих узрока патолошког стања кетогенезе је висока концентрација фрагмената сирћетног дикарбоната који нису деградирани путем оксидације трикарбоксилне киселине..

Као последица тога долази до повећања нивоа кетонских тела у крви изнад 2 до 4 мг / 100 Н и њиховог присуства у урину. Ово доводи до поремећаја посредног метаболизма наведених метаболита.

Одређени дефекти неурогландуларних хипофизних фактора који регулишу деградацију и синтезу кетонских тела, заједно са поремећајима у метаболизму угљоводоника, узрок су стања хиперцетонемије.

Диабетес меллитус и акумулација кетонских тијела

Диабетес меллитус (тип 1) је ендокрина болест која узрокује повећање производње кетонских тијела. Неадекватна производња инсулина онемогућава транспорт глукозе у мишиће, јетру и масно ткиво, чиме се акумулира у крви.

Ћелије у одсуству глукозе започињу процес глуконеогенезе и деградације масти и протеина да обнове свој метаболизам. Као последица тога, концентрације оксалоацетата се смањују и оксидација липида се повећава.

Затим долази до акумулације ацетил-ЦоА, која у одсуству оксалоацетата не може пратити пут лимунске киселине, узрокујући високу производњу кетонских тијела, карактеристичних за ову болест..

Акумулација ацетона се открива његовим присуством у урину и дахом људи који имају ово стање, и заправо је један од симптома који указују на манифестацију ове болести..

Референце

  1. Блазкуез Ортиз, Ц. (2004). Кетогенеза у астроцитима: карактеризација, регулација и могућа цитопротективна улога (Докторска дисертација, Универсидад Цомплутенсе де Мадрид, Служба за публикације).
  2. Девлин, Т. М. (1992). Уџбеник биохемије: са клиничким корелацијама.
  3. Гарретт, Р.Х., & Грисхам, Ц. М. (2008). Биоцхемистри. Тхомсон Броокс / Цоле.
  4. МцГарри, Ј.Д., Маннаертс, Г.П., & Фостер, Д.В. (1977). Могућа улога малонил-ЦоА у регулацији оксидације и кетогенезе јетрених масних киселина. Часопис клиничког испитивања, 60(1), 265-270.
  5. Мело, В., Руиз, В. М., & Цуаматзи, О. (2007). Биохемија метаболичких процеса. Реверте.
  6. Нелсон, Д.Л., Лехнингер, А.Л., & Цок, М.М. (2008). Лехнингер принципи биохемије. Мацмиллан.
  7. Пертиерра, А.Г., Гутиеррез, Ц. В., & Отхерс, Ц.М. (2000). Основе метаболичке биохемије. Едиториал Тебар.
  8. Воет, Д., & Воет, Ј.Г. (2006). Биоцхемистри. Ед Панамерицана Медицал.