Vidi također: ketogena dijeta; dijabetička ketoacidoza.
Općenitost
U prošlosti se smatralo da su ketonska tijela posljedica pretjeranog metabolizma, uzrokovanog unosom previše masti ili dijabetesa. S druge strane, ketonska tijela prirodno proizvodi naše tijelo: mozak se prilagođava korištenju ovih metabolita u uvjetima produženog posta (u dijabetičara ketonska tijela zamjenjuju metabolizam glukoze) Nadalje, može doći do ogorčenja puta ketonskih tijela u slučaju loše prehrane.
Što su ketonska tijela
Ketonska tijela su derivati lipida (proizlaze iz metabolizma lipida, gotovo isključivo u jetri), ali imaju karakteristike zbog kojih nalikuju šećerima:
- Velika ulazna brzina;
- Brz za korištenje.
Čak i neke aminokiseline, osobito metabolički uvjeti, mogu potjecati iz ketonskih tijela (leucin, lizin, fenilalanin, izoleucin, triptofan i tirozin).
Biološka uloga
- Ketonska tijela male su veličine pa se transportiraju vrlo brzo (mnogo više od masnih kiselina kojima je, s druge strane, potreban transportni protein kao što je albumin);
- ketonska tijela gotovo isključivo koriste mišići i periferna tkiva, ali i srce (20-30% energije koju koristi dolazi iz ketonskih tijela) i mozak (u slučaju duljeg posta).
Sinteza
Ketonska tijela sintetizira acetil koenzim A, koji proizlazi iz metabolizma masnih kiselina.
Enzim koji katalizira prvu fazu je Β-ketotiolaza, koji iskorištava sumpor acetil koenzima A za proizvodnju Β-keto acil-koenzima A (to je reakcija suprotna onoj koja se vidi u Β-oksidaciji masnih kiselina); ova reakcija nije spontana, već je izazvana sljedećom reakcijom , katalizirano iz "hidroksimetil glutaril koenzim A sintaza a koji uključuje vezanje drugog acetil koenzima A, čime se dobiva 3-hidroksi 3-metil glutaril koenzim A.
Nakon toga intervenira litički enzim koji pretvara 3-hidroksi 3-metil glutaril koenzim A u octeni acetat koji je ketonsko tijelo. Ocatni acetat može se poslati u periferna tkiva ili djelovanjem enzima hidroksi butirat dehidrogenaza, pretvoren u 3-Β-hidroksi butirat. Ako je octeni acetat u vrlo visokoj koncentraciji, može se i spontano dekarboksilirati u aceton.
Aceton, ocatni acetat i 3-Β-hidroksi butirat tri su ketonska tijela koja razmatramo; aceton je otpadni proizvod koji se nasumično stvara na putu ketonskih tijela i izbacuje se izdahom i transpiracijom.
Primjena u perifernim tkivima
Ketonska tijela, proizvedena u jetri, šalju se u periferna tkiva.
Pogledajmo sada što se događa kada octeni acetat i 3-Β-hidroksi butirat dospijevaju do perifernih tkiva. Ocatni ocat je Β-keto kiselina, pa se, ako se aktivira, može koristiti u procesu Β-oksidacije za proizvodnju acetil koenzim A: stoga je potrebno transformirati Β-keto kiselinu u Β-keto acil koenzim A.
Kad ocatni acetat stigne u mitohondrije stanice perifernog tkiva, podvrgava se djelovanju enzima sukcinil koenzim A transferaza: preko ovog enzima ocatni acetat reagira sa sukcinil koenzimom A (koji dolazi iz krebsovog ciklusa) te se dobiva sukcinat i octen acetil koenzim A.
Iskorištavanjem sukcinil koenzima A, za aktiviranje octenog acetata, ulazimo u Krebsov ciklus, fazu koja proizvodi GTP: ovo je energetski proces koji je stanica spremna platiti za dobivanje koenzima A acetilnog octa ; potonji tada ide pod djelovanjem Β-keto tiolaza (Β-oksidacijski enzim) za proizvodnju dvije molekule acetil koenzima A koje se šalju u Krebsov ciklus.
Ako se 3-Β-hidroksi butirat šalje u periferna tkiva, potonji se unutar mitohondrija pretvara u octeni aceton djelovanjem enzima Β-hidroksi butirat dehidrogenaze, s proizvodnjom NADH-a koji odgovara približno 2,5 ATP; proizvedeni acetat octa slijedi prethodno opisani put.
Stanica perifernog tkiva crpi više energije iz 3-Β-hidroksi butirata, a ne iz octenog acetata, ali isporuka jednog ili drugog u periferna tkiva ovisi o energetskoj dostupnosti jetre.
C "je zanemariva količina metaboliziranih masnih kiselina, sadržanih u peroksisomima, a ne u mitohondrijima; peroksisomi su organele manje od mitohondrija i bogate metalnim ionima i enzimima peroksidaze. Enzimi peroksidaze koriste vodikov peroksid za poticanje redoks procesa, pa u peroksisomima postoje je enzimski sustav sposoban proizvesti vodikov peroksid.
U Β-oksidaciji u peroksisomima, "acil koenzim A, dobiva se djelovanjem"acil koenzim A oksidaza (S druge strane, u mitohondrijima je djelovao enzim acil koenzim A dehidrogenaza.) I u ovom slučaju nastaje trans 2,3 enoil koenzim A koji podliježe djelovanju bifunkcionalnog enzima (obavlja istu funkciju kao u mitohondrijima pomoću "enoil koenzima A hidrataze i L-Β-hidroksi acil koenzima A dehidrogenaze) i tako se pretvara u Β-keto acil koenzim A. Ovaj posljednji, kao i u mitohondrijima, podliježe djelovanju Β-keto tiolaze i acetil koenzima A i acil koenzim A dobivaju se s ugljikovim kosturom reduciranim za dvije jedinice u odnosu na početni, koji se vraća u cirkulaciju.
