Ketogenézis típusú keton testek, szintézis és lebomlás



az cetogénesis az az eljárás, amellyel acetoacetátot, β-hidroxi-butirátot és acetont kapunk, amelyeket együtt keton testnek nevezünk. Ez a komplex és finoman szabályozott mechanizmus a mitokondriumokban történik, a zsírsavak katabolizmusától.

A keton testek előállítása akkor történik meg, amikor a szervezetet éhezésig végzik. Noha ezek a metabolitok többnyire májsejtekben szintetizálódnak, ezek fontos energiaforrásnak számítanak különböző szövetekben, mint például a vázizomban és a szív- és agyszövetekben..

Β-hidroxi-butirát és acetoacetát metabolitok, amelyeket a szívizomban és a vesekéregben szubsztrátként használnak. Az agyban a keton testek fontos energiaforrássá válnak, amikor a szervezet kimerítette a glükóz tartalmát.

index

  • 1 Általános jellemzők
  • 2 A keton testek típusai és tulajdonságai
  • 3 A keton testek szintézise
    • 3.1 A ketogenezis feltételei
    • 3.2 Mechanizmus
    • 3.3 A β-oxidáció és a ketogenezis összefügg
    • 3.4 A β-oxidáció szabályozása és hatása a ketogenezisre
  • 4 Bomlás
  • 5 A keton testek orvosi jelentősége
    • 5.1 Cukorbetegség és a keton test felhalmozódása
  • 6 Referenciák

Általános jellemzők

A ketogenezist nagyon fontos fiziológiai funkciónak vagy anyagcsere útnak tekintik. Általában ez a mechanizmus a májban történik, bár kimutatták, hogy más zsírsavak metabolizálására képes szövetekben is elvégezhető..

A keton testek képződése az acetil-CoA fő metabolikus származéka. Ezt a metabolitot a p-oxidáció néven ismert metabolikus úton kapjuk, amely a zsírsavak lebomlása.

A glükóz rendelkezésre állása a szövetekben, ahol β-oxidáció történik, meghatározza az acetil-CoA metabolikus sorsát. Különleges helyzetekben az oxidált zsírsavak szinte teljes egészében a keton testek szintézisére irányulnak.

A keton testek típusai és tulajdonságai

A fő ketontest acetoacetát vagy acetoecetsav, amelyet többnyire májsejtekben szintetizálnak. A keton testeket alkotó egyéb molekulák az acetoacetátból származnak.

Az acetoecetsav redukciója D-β-hidroxi-butirátot, a második ketontestet eredményez. Az aceton olyan vegyület, amely nehezen lebontható, és az acetoacetát dekarboxilezésének spontán reakciójával állítható elő (tehát nem igényel semmilyen enzim beavatkozását), ha magas koncentrációban van jelen a vérben..

A keton testek megnevezése megegyezés szerint van elrendezve, mivel a β-hidroxibutirát szigorúan nem rendelkezik keton funkcióval. Ez a három molekula vízben oldódik, ami megkönnyíti a vér szállítását. Fő funkciója, hogy energiát biztosítson bizonyos szövetekhez, mint például a csontváz és a szívizom.

A ketontestek képződésében részt vevő enzimek főként a máj- és a vesesejtekben vannak, ami magyarázza, hogy ezek a két hely a fő metabolittermelői. A szintézis csak és kizárólag a sejtek mitokondriális mátrixában történik.

Amint ezek a molekulák szintetizálódnak, a véráramba kerülnek, és azokra a szövetekre mennek, amelyekre szükségük van, ahol az acetil-CoA-ra bomlik.

A keton testek szintézise

A ketogenezis feltételei

Az acetil-CoA metabolizmusa a β-oxidációtól függ a szervezet anyagcsere igényeitől. Ez CO-ra oxidálódik2 és H2Vagy a citromsav-ciklus vagy a zsírsavak szintézise révén, ha a lipidek és a szénhidrátok metabolizmusa stabil a szervezetben.

Amikor a szervezetnek szénhidrát-képződésre van szüksége, a citromsav-ciklus indítása helyett az oxaloacetátot a glükóz (glükoneogenezis) előállítására használják. Ez megtörténik, amint azt már említettük, amikor a szervezetnek valamilyen képtelensége van a glükóz előállítására, olyan esetekben, mint a hosszan tartó éhgyomorra vagy a cukorbetegség jelenlétére..

Ennek következtében a zsírsavak oxidációjából származó acetil-CoA-t használják a keton testek előállítására.

mechanizmus

A ketogenezis eljárása a p-oxidáció termékeiből indul ki: acetacetil-CoA vagy acetil-CoA. Ha a szubsztrát acetil-CoA, az első lépés két molekula kondenzációját jelenti, az acetil-CoA transzferáz által katalizált reakciót acetacetil-CoA előállítására..

Az acetacetil-CoA-t egy harmadik acetil-CoA-val kondenzáljuk HMG-CoA-szintáz hatásával, így HMG-CoA-t (β-hidroxi-p-metil-glutaril-CoA) állítunk elő. A HMG-CoA a HMG-CoA liáz hatására acetoacetátra és acetil-CoA-ra bomlik. Ily módon az első keton testet kapjuk.

A β-hidroxi-butirát-dehidrogenáz beavatkozásával az acetoacetát β-hidroxi-butirátra redukálódik. Ez a reakció NADH-tól függ.

A fő acetoacetát-keton test egy β-ketosav, amely nem enzimatikus dekarboxilezésen megy keresztül. Ez az eljárás egyszerű és acetont és CO-ot termel2.

Ez a reakciósorozat így a keton testeket eredményezi. Ezek vízben oldódnak, és könnyen szállíthatók a véráramban, anélkül, hogy az albumin szerkezethez kellene rögzülniük, mint a vizes közegben oldhatatlan zsírsavak esetében..

Β-oxidáció és ketogenezis összefügg

A zsírsavak metabolizmusa a ketogenezis szubsztrátjait termeli, így ezek a két út funkcionálisan összefügg.

Az acetoacetil-CoA gátolja a zsírsav-anyagcserét, mivel megállítja az acil-CoA-dehidrogenáz aktivitását, amely a β-oxidáció első enzimje. Emellett gátolja az acetil-CoA transzferázt és a HMG-CoA szintázt.

A HMG-CoA-szintáz enzim, amelyet a CPT-I alárendelt (β-oxidációban az acil-karnitin termelésében részt vevő enzim) fontos szerepet játszik a zsírsavak képződésében.

A β-oxidáció szabályozása és hatása a ketogenezisre

A szervezetek táplálása szabályozza a hormonális jelek komplex készletét. Az étrendben fogyasztott szénhidrátok, aminosavak és lipidek zsírszövetben lerakódnak triacil-glicerinek formájában. Az inzulin, egy anabolikus hormon, részt vesz a lipidek szintézisében és a triacil-glicerinek képződésében..

A mitokondriális szinten a β-oxidációt bizonyos szubsztrátok bejutása és részvétele szabályozza a mitokondriumokban. A CPT I enzim szintetizálja az acil-karnitint citoszol Acil CoA-ból.

Amikor a szervezetet tápláljuk, az acetil-CoA karboxiláz aktiválódik, és a citrát növeli a CPT I szintjét, míg foszforilációja csökken (ciklikus AMP-függő reakció).

Ez a malonil CoA felhalmozódását okozza, amely serkenti a zsírsavak szintézisét és blokkolja oxidációjukat, megakadályozva a hiábavaló ciklust..

Az éhgyomorra a karboxiláz aktivitása nagyon alacsony, mivel a CPT I enzim szintjei csökkentek és foszforilálták, aktiválják és elősegítik a lipidek oxidációját, ami később lehetővé teszi a keton testek kialakulását. acetil-CoA.

degradáció

A keton testek diffúz ki a sejtekből, ahol szintetizáltak, és a véráramba perifériás szövetekbe szállították őket. Ezekben a szövetekben a trikarbonsav cikluson keresztül oxidálhatók.

Perifériás szövetekben a β-hidroxi-butirát acetoacetáttá oxidálódik. Ezt követően a jelen acetoacetátot a 3-ketoacil-CoA transzferáz enzim aktiválja.

A szukcinil-CoA CoA-donorként szukcinátként válik. Az acetoacetát aktiválása megakadályozza, hogy a szukcinil-CoA a citromsav-ciklusban szukcináttá váljon, a GTP szukcinil-CoA-szintáz hatásával kapcsolt szintézisével.

A kapott acetoacetil-CoA-tiolitikus hasításon megy keresztül, amely két acetil-CoA-molekulát termel, amelyek a trikarbonsav-ciklusba beépülnek, jobban ismertek mint a Krebs-ciklus..

A májsejtek hiányzik a 3-ketoacil-CoA transzferáz, ami megakadályozza a metabolit aktiválódását ezekben a sejtekben. Ily módon garantált, hogy a keton testek nem oxidálódnak azokban a sejtekben, ahol előállították őket, de azokat át lehet vinni a szövetekbe, ahol ezek aktivitása szükséges..

A keton testek orvosi jelentősége

Az emberi szervezetben a magas ketontartalmú koncentrációk a vérben olyan speciális állapotokat okozhatnak, amelyeket acidózisnak és ketonémiának neveznek.

E metabolitok előállítása megfelel a zsírsavak és a szénhidrátok katabolizmusának. A patológiás ketogenezis állapotának egyik leggyakoribb oka az ecetsav-dikarbonát-fragmensek magas koncentrációja, amelyek nem bomlanak le a trikarbonsav-oxidációs úton..

Ennek következtében a vérben a keton-testek mennyisége 2-4 mg / 100 N fölé emelkedik, és a vizeletben jelen van. Ez a metabolitok közbenső metabolizmusának zavarát eredményezi.

A neuronális hipofízis faktorok bizonyos hiányosságai, amelyek szabályozzák a keton testek lebomlását és szintézisét, valamint a szénhidrogének metabolizmusában bekövetkező rendellenességek, a hipercetonémia állapotának oka..

Cukorbetegség és a keton testek felhalmozódása

A cukorbetegség (1. típus) olyan endokrin betegség, amely a keton testek termelésének növekedését okozza. A nem megfelelő inzulintermelés megakadályozza a glükóz szállítását az izmokba, a májba és a zsírszövetbe, így felhalmozódik a vérben.

A glükóz hiányában a sejtek megkezdik a glükoneogenezis folyamatát és a zsír és fehérjék lebomlását az anyagcsere helyreállítása érdekében. Ennek következtében az oxalacetátkoncentráció csökken és a lipid oxidáció nő.

Ezután felhalmozódik az acetil-CoA, amely oxaloacetát hiányában nem követheti a citromsav útvonalát, ami a keton testek magas termelését okozza, és ez a betegségre jellemző..

Az aceton felhalmozódását a vizeletben való jelenléte és az ilyen állapotú emberek lélegzete észleli, és valójában az egyik olyan tünet, amely a betegség megnyilvánulását jelzi..

referenciák

  1. Blázquez Ortiz, C. (2004). Ketogenezis az asztrocitákban: jellemzés, szabályozás és lehetséges citoprotektív szerep (Doktori értekezés, Universidad Complutense de Madrid, Publikációs Szolgálat).
  2. Devlin, T. M. (1992). Biokémiai tankönyv: klinikai összefüggésekkel.
  3. Garrett, R. H. és Grisham, C. M. (2008). biokémia. Thomson Brooks / Cole.
  4. McGarry, J. D., Mannaerts, G. P. és Foster, D. W. (1977). A malonil-CoA lehetséges szerepe a májzsírsav-oxidáció és a ketogenezis szabályozásában. A klinikai vizsgálat napja, 60(1), 265-270.
  5. Melo, V., Ruiz, V. M. és Cuamatzi, O. (2007). Az anyagcsere folyamatok biokémiája. Reverte.
  6. Nelson, D.L., Lehninger, A.L., & Cox, M.M.. Lehninger biokémiai elvei. Macmillan.
  7. Pertierra, A. G., Gutiérrez, C. V. és mások, C. M. (2000). A metabolikus biokémia alapjai. Szerkesztő Tébar.
  8. Voet, D., és Voet, J. G. (2006). biokémia. Ed. Panamericana Medical.