Glej tudi: ketogena prehrana; diabetična ketoacidoza.
Splošnost
V preteklosti je veljalo, da so ketonska telesa posledica prekomerne presnove, ki je bila posledica zaužitja preveč maščob ali sladkorne bolezni.Ketonska telesa po drugi strani naravno proizvaja naše telo: možgani se prilagodijo uporabi teh presnovkov v pogojih podaljšanega posta (pri diabetikih ketonska telesa nadomeščajo presnovo glukoze) Poleg tega lahko pride do poslabšanja poti ketonskih teles v primeru slabe prehrane.
Kaj so ketonska telesa
Ketonska telesa so derivati lipidov (izvirajo iz presnove lipidov, skoraj izključno v jetrih), vendar imajo lastnosti, zaradi katerih so podobni sladkorjem:
- Visoka vhodna hitrost;
- Hiter za uporabo.
Tudi nekatere aminokisline, zlasti presnovna stanja, lahko izvirajo iz ketonskih teles (levcin, lizin, fenilalanin, izolevcin, triptofan in tirozin).
Biološka vloga
- Ketonska telesa so majhna, zato se prenašajo zelo hitro (veliko več kot maščobne kisline, ki po drugi strani potrebujejo transportne beljakovine, kot je albumin);
- ketonska telesa skoraj izključno uporabljajo mišice in periferna tkiva, pa tudi srce (20-30% energije, ki jo porabi, izvira iz ketonskih teles) in možgani (v primeru daljšega posta).
Sinteza
Ketonska telesa sintetizira acetil koencim A, ki izhaja iz presnove maščobnih kislin.
Encim, ki katalizira prvo stopnjo, je Β-ketotiolaza, ki izkorišča žveplo acetil koencima A, da proizvede Β-keto acil-koencim A (je nasprotna reakcija kot pri Β-oksidaciji maščobnih kislin); ta reakcija ni spontana, ampak jo vodi naslednja reakcija , katalizirano iz "hidroksimetil glutaril koencim A sintaza in ki vključuje vezavo drugega acetil koencima A, pri čemer dobimo 3-hidroksi 3-metil glutaril koencim A.
Nato se vmeša litični encim, ki pretvori 3-hidroksi 3-metil glutaril koencim A v kisov acetat, ki je ketonsko telo. Kisov acetat se lahko pošlje v periferna tkiva ali z delovanjem encima hidroksi butirat dehidrogenaza, pretvorjen v 3-Β-hidroksi butirat. Če je kislinski acetat v zelo visoki koncentraciji, lahko tudi spontano dekarboksilira v aceton.
Aceton, kis acetat in 3-Β-hidroksi butirat so tri ketonska telesa, ki jih obravnavamo; aceton je odpadni produkt, ki nastane naključno na poti ketonskih teles in se izloči z izdihom in transpiracijo.
Uporaba v perifernih tkivih
Ketonska telesa, proizvedena v jetrih, se pošiljajo v periferna tkiva.
Zdaj pa poglejmo, kaj se zgodi, ko kisov acetat in 3-Β-hidroksi butirat dosežeta periferna tkiva.Kisov acetat je Β-keto kislina, zato jo lahko, če jo aktiviramo, uporabimo v procesu Β-oksidacije za proizvodnjo acetil koencim A: zato je potrebno pretvoriti Β-keto kislino v Β-keto acil koencim A.
Ko kis kis pride v mitohondrije celice perifernega tkiva, je podvržen delovanju encima sukcinil koencim A transferaza: s tem encimom kisov acetat reagira s sukcinil koencimom A (ki prihaja iz Krebsovega cikla) in dobimo sukcinat in kis kislina acetil koencim A.
Z izkoriščanjem sukcinilnega koencima A za aktiviranje kisovega acetata skočimo v Krebsov cikel, stopnjo, ki proizvaja GTP: to je energetsko proces, ki ga je celica pripravljena plačati za pridobitev koencima A acetilnega kisa ; slednji gre potem pod delovanje Β-keto tiolaza (Β-oksidacijski encim) za proizvodnjo dveh molekul acetil koencima A, ki se pošljeta v Krebsov cikel.
Če se 3-Β-hidroksi butirat pošlje v periferna tkiva, se ta znotraj mitohondrija pretvori v kis aceton z delovanjem encima Β-hidroksi butirat dehidrogenaze s proizvodnjo NADH, ki ustreza približno 2,5 ATP; proizvedeni kisov acetat sledi prej opisani poti.
Celica perifernega tkiva črpa več energije iz 3-Β-hidroksi butirata in ne iz kisovega acetata, vendar je dostava enega ali drugega v periferna tkiva odvisna od razpoložljivosti energije v jetrih.
C "je zanemarljiva količina presnovljenih maščobnih kislin, ki jih vsebuje peroksisom in ne v mitohondrijih; peroksisomi so organele, manjše od mitohondrijev, in bogate s kovinskimi ioni in encimi peroksidazo. Encimi peroksidaze uporabljajo vodikov peroksid za spodbujanje redoks procesov, zato v peroksisomih obstaja je encimski sistem, ki lahko proizvaja vodikov peroksid.
Pri Β-oksidaciji v peroksisomih "acil koencim A dobimo z delovanjem"acil koencim A oksidaza (V mitohondrijih pa je deloval encim acil koencim A dehidrogenaza.) Tudi v tem primeru nastane trans 2,3 enoil koencim A, ki deluje pod delovanjem bifunkcionalnega encima (opravlja isto funkcijo kot v mitohondrijih z "enoil koencima A hidratazo in L-Β-hidroksi acil koencima A dehidrogenazo) in se tako pretvori v Β-keto acil koencim A. Ta zadnji, tako kot v mitohondrijih, deluje pod vplivom Β-keto tiolaze in acetil koencima A in acil koencim A dobimo z ogljikovim ogrodjem, zmanjšanim za dve enoti v primerjavi z začetnim, ki se vrne v obtok.
