Pozri tiež: ketogénna diéta; diabetická ketoacidóza.
Všeobecnosť
V minulosti sa predpokladalo, že ketónové telieska sú dôsledkom nadmerného metabolizmu, spôsobeného požitím príliš veľkého množstva tuku alebo cukrovky. Ketónové telieska, na druhej strane, sú prirodzene produkované naším telom: mozog sa prispôsobuje tak, aby používal tieto metabolity v podmienkach predĺženého pôstu (u diabetikov ketolátky nahrádzajú metabolizmus glukózy) Ďalej môže dôjsť k podráždeniu dráhy ketolátok v prípade zlej výživy.
Čo sú to ketónové telieska?
Ketónové telieska sú deriváty lipidov (pochádzajú z metabolizmu lipidov, takmer výlučne pečeňových), ale majú vlastnosti, ktoré ich pripomínajú ako cukry:
- Vysoká vstupná rýchlosť;
- Rýchle použitie.
Dokonca aj niektoré aminokyseliny, najmä metabolické podmienky, môžu pochádzať z ketónových teliesok (leucín, lyzín, fenylalanín, izoleucín, tryptofán a tyrozín).
Biologická úloha
- Ketónové telieska sú malé, preto sa transportujú veľmi rýchlo (oveľa viac ako mastné kyseliny, ktoré na druhej strane potrebujú transportné proteíny, ako je albumín);
- ketolátky používajú takmer výlučne svaly a periférne tkanivá, ale aj srdce (20-30% energie, ktorú používa, pochádza z ketolátok) a mozog (v prípade dlhotrvajúceho pôstu).
Syntéza
Ketónové telieska sú syntetizované acetyl koenzýmom A, ktorý pochádza z metabolizmu mastných kyselín.
Enzým, ktorý katalyzuje prvý stupeň, je Β-ketotioláza, ktorá využíva síru acetylkoenzýmu A na výrobu Β-ketoacyl-koenzýmu A (je to opačná reakcia ako pri Β-oxidácii mastných kyselín); táto reakcia nie je spontánna, ale je poháňaná následnou reakciou , katalyzované z “hydroxymetyl glutaryl koenzým A syntáza a ktorý zahŕňa pripojenie druhého acetyl koenzýmu A, získanie 3-hydroxy 3-metylglutaryl koenzýmu A.
Následne zasiahne lytický enzým, ktorý premieňa 3-hydroxy-3-metylglutaryl koenzým A na octan octový, ktorý je ketónovým telieskom. Octový octan môže byť odoslaný do periférnych tkanív alebo pôsobením enzýmu hydroxybutyrátdehydrogenázu, konvertovaný na 3-Β-hydroxybutyrát. Ak je octan octový vo veľmi vysokej koncentrácii, môže sa tiež spontánne dekarboxylovať na acetón.
Acetón, octan octový a 3-Β-hydroxybutyrát sú tri ketónové telieska, ktoré zvažujeme; acetón je odpadový produkt, ktorý sa náhodne vytvára v dráhe ketónových teliesok a je vylučovaný výdychom a transpiráciou.
Použitie v periférnych tkanivách
Ketónové telieska, produkované v pečeni, sú odosielané do periférnych tkanív.
Pozrime sa teraz, čo sa stane, keď octan octový a 3-Β-hydroxybutyrát dorazia do periférnych tkanív. Octan octový je Β-ketokyselina, a preto ak je aktivovaný, môže sa použiť v Β-oxidačnom procese na výrobu acetyl koenzým A: preto je potrebné transformovať Β-ketokyselinu na Β-keto acyl koenzým A.
Keď octan octový príde do mitochondrií bunky periférneho tkaniva, je vystavený pôsobeniu enzýmu sukcinyl koenzým A transferáza: prostredníctvom tohto enzýmu octan octový reaguje so sukcinyl koenzýmom A (pochádzajúcim z Krebsovho cyklu) a získa sa acetylkoenzým A sukcinátu a octu.
Využitím sukcinyl koenzýmu A na aktiváciu octanu octového skočíme do Krebsovho cyklu, štádia, ktoré produkuje GTP: toto je energeticky proces, ktorý je bunka ochotná zaplatiť za získanie koenzýmu acetyl octu A ; ten potom prejde pod pôsobenie Β-keto tioláza (Β-oxidačný enzým) na výrobu dvoch molekúl acetylkoenzýmu A, ktoré sú odoslané do Krebsovho cyklu.
Ak sa 3-Β-hydroxybutyrát zasiela do periférnych tkanív, tieto sa v mitochondriách konvertujú na octan octu pôsobením enzýmu Β-hydroxybutyrátdehydrogenázy za vzniku NADH, čo zodpovedá približne 2,5 ATP; vyrobený octan octový sleduje predtým opísanú cestu.
Bunka periférneho tkaniva čerpá viac energie z 3-Β-hydroxybutyrátu, a nie z octanu octového, ale dodanie jedného alebo druhého do periférnych tkanív závisí od energetickej dostupnosti pečene.
C "je nezanedbateľné množstvo metabolizovaných mastných kyselín, obsiahnutých v peroxizómoch a nie v mitochondriách; peroxizómy sú organely menšie ako mitochondrie a bohaté na ióny kovov a peroxidázové enzýmy. Peroxidázové enzýmy používajú peroxid vodíka na podporu redoxných procesov, preto v peroxizómoch existujú je enzymatický systém schopný produkovať peroxid vodíka.
Pri Β-oxidácii v peroxizómoch sa „acylkoenzým A získava pôsobením“acylkoenzým A oxidáza (V mitochondriách naopak pôsobil enzým acylkoenzým A dehydrogenáza). Aj v tomto prípade vzniká trans 2,3 enoyl koenzým A, ktorý podlieha pôsobeniu bifunkčného enzýmu (plní rovnakú funkciu ako v mitochondriách „enoyl koenzým A hydratázou a L-Β-hydroxy acyl koenzým A dehydrogenázou) a je teda premenený na Β-keto acyl koenzým A. Tento posledný, podobne ako v mitochondriách, podlieha pôsobeniu Β-keto tiolázy a acetyl koenzýmu A a acylkoenzým A sa získajú s uhlíkatou kostrou zníženou o dve jednotky v porovnaní s východiskovou, ktorá sa vracia do obehu.
