De ketogenes Det är den process genom vilken acetoacetat, β-hydroxibutyrat och aceton erhålls, som tillsammans kallas ketonkroppar. Denna komplexa och finreglerade mekanism äger rum i mitokondrier, från katabolism av fettsyror.
Att erhålla ketonkroppar sker när kroppen utsätts för uttömmande fasta perioder. Även om dessa metaboliter mestadels syntetiseras i leverceller, finns de som en viktig energikälla i olika vävnader, såsom skelettmuskler och i hjärt- och hjärnvävnader..
Β-Hydroxibutyrat och acetoacetat är metaboliter som används som substrat i hjärtmuskeln och njurbarken. I hjärnan blir ketonkroppar viktiga energikällor när kroppen har tömt sitt glukoslager.
Artikelindex
Ketogenes anses vara en mycket viktig fysiologisk funktion eller metabolisk väg. Generellt sker denna mekanism i levern, även om det har visats att den kan utföras i andra vävnader som kan metabolisera fettsyror.
Bildandet av ketonkroppar är den huvudsakliga metaboliska härledningen av acetyl-CoA. Denna metabolit erhålls från den metaboliska vägen som kallas β-oxidation, vilket är nedbrytningen av fettsyror.
Tillgången på glukos i vävnaderna där β-oxidation sker bestämmer det metaboliska ödet för acetyl-CoA. I speciella situationer riktas de oxiderade fettsyrorna nästan helt till syntesen av ketonkroppar..
Huvudketonkroppen är acetoacetat eller acetoättiksyra, som huvudsakligen syntetiseras i leverceller. De andra molekylerna som utgör ketonkropparna härrör från acetoacetat.
Reduktionen av acetoättiksyra ger upphov till D-β-hydroxibutyrat, den andra ketonkroppen. Aceton är en förening som är svår att bryta ner och som produceras genom en spontan dekarboxyleringsreaktion av acetoacetat (så det behöver inte ingripas av något enzym), när det finns i höga koncentrationer i blodet.
Beteckningen av ketonkroppar har fastställts enligt konvention, eftersom β-hydroxibutyrat strängt taget inte har en ketonfunktion. Dessa tre molekyler är lösliga i vatten, vilket underlättar deras transport i blodet. Dess huvudsakliga funktion är att ge energi till vissa vävnader som skelett och hjärtmuskel.
Enzymerna som är involverade i bildandet av ketonkroppar finns huvudsakligen i lever- och njurceller, vilket förklarar varför dessa två platser är huvudproducenterna av dessa metaboliter. Dess syntes sker enbart och uteslutande i mitokondriell matris av celler.
När dessa molekyler väl har syntetiserats passerar de in i blodomloppet och går till vävnaderna som kräver dem, där de bryts ned till acetyl-CoA..
Det metaboliska ödet för acetyl-CoA från β-oxidation beror på kroppens metaboliska krav. Detta oxiderar till COtvå och HtvåEller via citronsyracykeln eller syntesen av fettsyror, om metabolismen av lipider och kolhydrater är stabil i kroppen.
När kroppen behöver bilda kolhydrater används oxaloacetat för framställning av glukos (glukoneogenes) istället för att starta citronsyracykeln. Detta inträffar, som nämnts, när kroppen har viss oförmåga att få glukos, i fall som långvarig fasta eller närvaro av diabetes.
På grund av detta används acetyl-CoA som härrör från oxidation av fettsyror för produktion av ketonkroppar..
Ketogenesprocessen börjar från produkterna av β-oxidation: acetacetyl-CoA eller acetyl-CoA. När substratet är acetyl-CoA består det första steget av kondensation av två molekyler, en reaktion katalyserad av acetyl-CoA-transferas, för att producera acetacetyl-CoA.
Acetacetyl-CoA kondenseras med en tredje acetyl-CoA genom verkan av HMG-CoA-syntas, för att producera HMG-CoA (β-hydroxi-β-metylglutaryl-CoA). HMG-CoA bryts ned till acetoacetat och acetyl-CoA genom verkan av HMG-CoA-lyas. På detta sätt erhålls den första ketonkroppen.
Acetoacetat reduceras till β-hydroxibutyrat genom ingripande av β-hydroxibutyratdehydrogenas. Denna reaktion beror på NADH.
Huvudacetoacetatketonkroppen är en β-ketosyra som genomgår icke-enzymatisk dekarboxylering. Denna process är enkel och producerar aceton och COtvå.
Denna serie reaktioner ger således upphov till ketonkroppar. Dessa som är lösliga i vatten kan transporteras lätt genom blodcirkulationen utan att behöva förankras i en albuminstruktur, vilket är fallet med fettsyror som är olösliga i vattenhaltigt medium..
Fettsyrametabolism producerar substraten för ketogenes, så dessa två vägar är funktionellt relaterade.
Acetoacetyl-CoA är en hämmare av fettsyrametabolism, eftersom det stoppar aktiviteten av acyl-CoA-dehydrogenas, som är det första enzymet av β-oxidation. Dessutom utövar den också hämning av acetyl-CoA-transferas och HMG-CoA-syntas.
Enzymet HMG-CoA-syntas, underordnat av CPT-I (ett enzym involverat i produktionen av acylkarnitin vid β-oxidation), spelar en viktig regleringsroll vid bildandet av fettsyror.
Matningen av organismer reglerar en komplex uppsättning hormonella signaler. Kolhydrater, aminosyror och lipider som konsumeras i kosten deponeras i form av triacylglyceroler i fettvävnad. Insulin, ett anabolt hormon, är involverat i syntesen av lipider och bildandet av triacylglyceroler.
På mitokondriell nivå kontrolleras β-oxidation genom inträde och deltagande av vissa substrat i mitokondrierna. CPT I-enzymet syntetiserar Acyl Carnitine från cytosolic Acyl CoA.
När kroppen matas aktiveras Acetyl-CoA-karboxylas och citrat ökar CPT I-nivåerna, medan dess fosforylering minskar (reaktion beroende på cyklisk AMP).
Detta orsakar en ansamling av malonyl CoA, som stimulerar syntesen av fettsyror och blockerar deras oxidation, vilket förhindrar att en meningslös cykel genereras..
I fallet med fasta är karboxylasaktiviteten mycket låg eftersom nivåerna av CPT I-enzymet har minskat och det har också fosforylerats, vilket aktiverar och främjar oxidationen av lipider, vilket därefter möjliggör bildandet av ketonkroppar genom acetyl- CoA.
Ketonkroppar diffunderar ut från cellerna där de syntetiserades och transporteras till perifera vävnader genom blodomloppet. I dessa vävnader kan de oxideras genom trikarboxylsyracykeln.
I perifera vävnader oxideras β-hydroxibutyrat till acetoacetat. Därefter aktiveras det närvarande acetoacetatet genom verkan av enzymet 3-ketoacyl-CoA-transferas.
Succinyl-CoA fungerar som en CoA-givare genom att omvandla sig till succinat. Aktivering av acetoacetat sker för att förhindra att succinyl-CoA omvandlas till succinat i citronsyracykeln, med den kopplade syntesen av GTP genom inverkan av succinyl-CoA-syntas.
Den resulterande acetoacetyl-CoA genomgår en tiolytisk nedbrytning och producerar två acetyl-CoA-molekyler som införlivas i trikarboxylsyracykeln, bättre känd som Krebs-cykeln..
Leverceller saknar 3-ketoacyl-CoA-transferas, vilket förhindrar att denna metabolit aktiveras i dessa celler. På detta sätt garanteras det att ketonkropparna inte oxiderar i cellerna där de producerades utan att de kan överföras till vävnaderna där deras aktivitet krävs..
I människokroppen kan höga koncentrationer av ketonkroppar i blodet orsaka speciella tillstånd som kallas acidos och ketonemi..
Tillverkningen av dessa metaboliter motsvarar katabolismen av fettsyror och kolhydrater. En av de vanligaste orsakerna till ett patologiskt ketogenesförhållande är den höga koncentrationen av ättikdikarbonatfragment som inte bryts ned av oxidationsvägen för trikarboxylsyror..
Som en konsekvens ökar nivåerna av ketonkroppar i blodet över 2 till 4 mg / 100 N och deras närvaro i urinen. Detta resulterar i störningar av den mellanliggande metabolismen av dessa metaboliter..
Vissa defekter i hypofysens neuroglandulära faktorer som reglerar nedbrytningen och syntesen av ketonkroppar, tillsammans med störningar i metabolismen av kolväten, är orsaken till tillståndet för hyperketonemi..
Diabetes mellitus (typ 1) är en endokrin sjukdom som orsakar ökad produktion av ketonkroppar. Otillräcklig insulinproduktion avaktiverar transport av glukos till muskler, lever och fettvävnad och ackumuleras därmed i blodet.
Celler i frånvaro av glukos börjar processen med glukoneogenes och nedbrytning av fett och protein för att återställa deras ämnesomsättning. Som en följd av detta minskar oxaloacetatkoncentrationerna och lipidoxidationen ökar..
En ackumulering av acetyl-CoA inträffar sedan, som i frånvaro av oxaloacetat inte kan följa citronsyravägen, vilket orsakar den höga produktionen av ketonkroppar, som är karakteristisk för denna sjukdom..
Ackumuleringen av aceton detekteras av dess närvaro i urinen och andan hos personer med detta tillstånd, och är faktiskt ett av symtomen som indikerar manifestationen av denna sjukdom.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.