Siehe auch: ketogene Diät; diabetische Ketoazidose.
Allgemeinheit
In der Vergangenheit dachte man, dass Ketonkörper auf einen übermäßigen Stoffwechsel zurückzuführen sind, der durch die Aufnahme von zu viel Fett oder Diabetes verursacht wird. Ketonkörper hingegen werden von unserem Körper auf natürliche Weise produziert: Das Gehirn passt sich an, diese Metaboliten unter bestimmten Bedingungen zu verwenden des verlängerten Fastens (bei Diabetikern ersetzen Ketonkörper den Glukosestoffwechsel) Darüber hinaus kann es bei schlechter Ernährung zu einer Verärgerung des Stoffwechselweges der Ketonkörper kommen.
Was sind die Ketonkörper?
Ketonkörper sind Derivate von Lipiden (sie stammen aus dem Fettstoffwechsel, fast ausschließlich hepatisch), haben jedoch Eigenschaften, die sie Zucker ähneln:
- Hohe Eingangsgeschwindigkeit;
- Schnell zu bedienen.
Auch einige Aminosäuren, insbesondere Stoffwechselerkrankungen, können Ketonkörper bilden (Leucin, Lysin, Phenylalanin, Isoleucin, Tryptophan und Tyrosin).
Biologische Rolle
- Ketonkörper sind klein und werden daher sehr schnell transportiert (viel mehr als Fettsäuren, die andererseits Transportproteine wie Albumin benötigen);
- die Ketonkörper werden fast ausschließlich von den Muskeln und peripheren Geweben, aber auch vom Herzen (20-30% der Energie, die es verbraucht, aus den Ketonkörpern) und vom Gehirn (bei längerem Fasten) verbraucht.
Synthese
Ketonkörper werden von Acetyl-Coenzym A synthetisiert, das aus dem Stoffwechsel von Fettsäuren stammt.
Das Enzym, das die erste Stufe katalysiert, ist das Β-Ketothiolase, das den Schwefel von Acetyl-Coenzym A nutzt, um ein Β-Keto-Acyl-Coenzym A zu produzieren (es ist die entgegengesetzte Reaktion zu der bei der Β-Oxidation von Fettsäuren beobachteten); diese Reaktion ist nicht spontan, sondern wird von der nachfolgenden Reaktion angetrieben , katalysiert von "Hydroxymethyl-Glutaryl-Coenzym-A-Synthase und das die Anlagerung eines zweiten Acetyl-Coenzyms A beinhaltet, wodurch 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-Coenzym A erhalten wird.
Anschließend greift ein lytisches Enzym ein, das 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-Coenzym A in Essigacetat umwandelt, das ein Ketonkörper ist. Das Essigacetat kann an die peripheren Gewebe abgegeben werden oder durch die Wirkung des Enzyms Hydroxybutyrat-Dehydrogenase, umgewandelt in 3-Β-Hydroxybutyrat. Liegt das Essigacetat in sehr hoher Konzentration vor, kann es auch spontan zu Aceton decarboxylieren.
Aceton, Essigacetat und 3-Β-Hydroxybutyrat sind die drei Ketonkörper, die wir betrachten; Aceton ist ein Abfallprodukt, das zufällig auf dem Weg der Ketonkörper entsteht und durch Ausatmen und Transpiration ausgestoßen wird.
Anwendung in peripheren Geweben
Ketonkörper, die in der Leber produziert werden, werden an periphere Gewebe gesendet.
Mal sehen, was passiert, wenn das Essigacetat und das 3-Β-Hydroxybutyrat das periphere Gewebe erreichen.Das Essigacetat ist eine Β-Ketosäure und kann daher, wenn aktiviert, im Β-Oxidationsprozess zur Herstellung von . verwendet werden Acetyl-Coenzym A: Daher ist es notwendig, eine Β-Ketosäure in ein Β-Keto-Acyl-Coenzym A umzuwandeln.
Wenn das Essigacetat im Mitochondrium einer Zelle eines peripheren Gewebes ankommt, wird es der Wirkung des Enzyms ausgesetzt Succinyl-Coenzym-A-Transferase: Durch dieses Enzym reagiert Essigacetat mit Succinyl-Coenzym A (aus dem Krebszyklus stammend) und es werden Succinat und Essig-Acetyl-Coenzym A erhalten.
Durch die Nutzung von Succinyl-Coenzym A, um das Essigacetat zu aktivieren, springen wir in den Krebs-Zyklus, die Phase, die ein GTP produziert: Dies ist der Prozess, den die Zelle in Bezug auf Energie zu zahlen bereit ist, um das Acetylessig-Coenzym A zu erhalten ; letzteres geht dann unter die Wirkung von Β-Keto-Thiolase (Β-Oxidationsenzym), um zwei Moleküle Acetyl-Coenzym A zu produzieren, die dem Krebs-Zyklus zugeführt werden.
Wenn 3-Β-Hydroxybutyrat an peripheres Gewebe gesendet wird, wird dieses im Mitochondrium durch die Wirkung des Β-Hydroxybutyrat-Dehydrogenase-Enzyms in Essigaceton umgewandelt, wobei ein NADH produziert wird, das etwa 2,5 ATP entspricht; das hergestellte Essigacetat folgt dem zuvor beschriebenen Weg.
Die Zelle eines peripheren Gewebes bezieht mehr Energie aus 3-Β-Hydroxybutyrat als aus Essigacetat, aber die Abgabe des einen oder anderen an das periphere Gewebe hängt von der Energieverfügbarkeit der Leber ab.
C "ist eine nicht zu vernachlässigende Menge metabolisierter Fettsäuren, die in Peroxisomen und nicht in Mitochondrien enthalten sind; Peroxisomen sind Organellen, die kleiner als Mitochondrien und reich an Metallionen und Peroxidaseenzymen sind. Peroxidaseenzyme verwenden Wasserstoffperoxid, um Redoxprozesse zu fördern, daher gibt es in Peroxisomen dort ist ein enzymatisches System, das Wasserstoffperoxid produzieren kann.
Bei der Β-Oxidation in Peroxisomen wird das "Acyl-Coenzym A, durch die Wirkung von"Acyl-Coenzym-A-Oxidase (In den Mitochondrien wirkt dagegen das Enzym Acyl-Coenzym-A-Dehydrogenase.) Auch in diesem Fall wird das trans-2,3-Enoyl-Coenzym A gebildet, das die Wirkung eines bifunktionellen Enzyms erfährt (es erfüllt die gleiche Funktion wie in Mitochondrien durch "Enoyl-Coenzym-A-Hydratase und L-Β-Hydroxy-Acyl-Coenzym-A-Dehydrogenase) und wird so in Β-Keto-Acyl-Coenzym A umgewandelt. Letzteres unterliegt wie in Mitochondrien der Wirkung von Β-Keto-Thiolase und Acetyl-Coenzym A und ein Acyl-Coenzym A mit einem um zwei Einheiten reduzierten Kohlenstoffgerüst im Vergleich zum Ausgangsgerüst erhalten, das in den Kreislauf zurückkehrt.
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