Các loại ketogenesis của cơ thể ketone, tổng hợp và suy thoái



các ketogenesis là quá trình thu được acetoacetate,-hydroxybutyrate và acetone, được gọi là các thể ketone. Cơ chế điều tiết phức tạp và phức tạp này được thực hiện trong ty thể, từ quá trình dị hóa axit béo.

Việc có được các cơ thể ketone diễn ra khi sinh vật phải trải qua thời gian nhịn ăn đầy đủ. Mặc dù các chất chuyển hóa này được tổng hợp chủ yếu trong các tế bào gan, nhưng chúng được tìm thấy như một nguồn năng lượng quan trọng trong các mô khác nhau, chẳng hạn như cơ xương và các mô tim và não..

-Hydroxybutyrate và acetoacetate là các chất chuyển hóa được sử dụng làm chất nền trong cơ tim và vỏ thận. Trong não, cơ thể ketone trở thành nguồn năng lượng quan trọng khi cơ thể cạn kiệt nguồn dự trữ glucose.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm chung
  • 2 loại và tính chất của cơ thể ketone
  • 3 Tổng hợp các thể ketone
    • 3.1 Điều kiện để phát sinh ketogen
    • 3.2 Cơ chế
    • 3,3 oxid-oxy hóa và ketogenesis có liên quan
    • 3.4 Điều chỉnh quá trình oxy hóa và ảnh hưởng của nó đến quá trình tạo ketogen
  • 4 xuống cấp
  • 5 Liên quan y tế của các cơ thể ketone
    • 5.1 Đái tháo đường và tích lũy ketone
  • 6 tài liệu tham khảo

Đặc điểm chung

Ketogenesis được coi là một chức năng sinh lý rất quan trọng hoặc con đường trao đổi chất. Nói chung, cơ chế này được thực hiện ở gan, mặc dù đã được chứng minh rằng nó có thể được thực hiện trong các mô khác có khả năng chuyển hóa axit béo.

Sự hình thành của cơ thể ketone là dẫn xuất trao đổi chất chính của acetyl-CoA. Chất chuyển hóa này thu được từ quá trình trao đổi chất được gọi là quá trình oxy hóa, đó là sự thoái hóa của các axit béo.

Sự sẵn có của glucose trong các mô nơi xảy ra quá trình oxy hóa determines quyết định số phận chuyển hóa của acetyl-CoA. Trong các tình huống cụ thể, các axit béo bị oxy hóa được hướng gần như hoàn toàn vào quá trình tổng hợp các thể ketone.

Các loại và tính chất của cơ thể ketone

Cơ thể ketone chính là acetoacetate hoặc axit acetoacetic, được tổng hợp chủ yếu trong các tế bào gan. Các phân tử khác tạo nên các thể ketone có nguồn gốc từ acetoacetate.

Việc giảm axit acetoacetic làm phát sinh D--hydroxybutyrate, cơ thể ketone thứ hai. Acetone là một hợp chất khó phân hủy và được tạo ra bởi phản ứng tự nhiên của decarboxyl hóa acetoacetate (vì vậy nó không cần sự can thiệp của bất kỳ enzyme nào), khi nó có nồng độ cao trong máu.

Việc chỉ định các thể ketone đã được sắp xếp theo quy ước, vì nói đúng ra-hydroxybutyrate không có chức năng ketonic. Ba phân tử này hòa tan trong nước tạo điều kiện cho chúng vận chuyển trong máu. Chức năng chính của nó là cung cấp năng lượng cho một số mô như cơ xương và cơ tim.

Các enzyme liên quan đến sự hình thành cơ thể ketone chủ yếu ở tế bào gan và thận, điều này giải thích tại sao hai vị trí này là nhà sản xuất chính của các chất chuyển hóa này. Sự tổng hợp của nó chỉ xảy ra và duy nhất trong ma trận ty thể của các tế bào.

Một khi các phân tử này được tổng hợp, chúng đi vào máu và đi đến các mô cần chúng, nơi chúng phân hủy thành acetyl-CoA.

Tổng hợp các thể ketone

Điều kiện để phát sinh ketogen

Số phận trao đổi chất của acetyl-CoA từ quá trình oxy hóa depends phụ thuộc vào yêu cầu trao đổi chất của sinh vật. Điều này bị oxy hóa thành CO2 và H2Hoặc thông qua chu trình axit citric hoặc tổng hợp axit béo, nếu quá trình chuyển hóa lipid và carbohydrate ổn định trong cơ thể.

Khi cơ thể cần sự hình thành carbohydrate, oxaloacetate được sử dụng để sản xuất glucose (gluconeogenesis) thay vì bắt đầu chu trình axit citric. Điều này xảy ra, như đã đề cập, khi cơ thể không có khả năng nhận glucose, trong những trường hợp như nhịn ăn kéo dài hoặc sự hiện diện của bệnh tiểu đường.

Do đó, acetyl-CoA do quá trình oxy hóa axit béo được sử dụng để sản xuất các thể ketone.

Cơ chế

Quá trình ketogenesis bắt đầu từ các sản phẩm của quá trình oxy hóa: acetacetyl-CoA hoặc acetyl-CoA. Khi cơ chất là acetyl-CoA, bước đầu tiên liên quan đến sự ngưng tụ của hai phân tử, một phản ứng được xúc tác bởi acetyl-CoA transferase, để tạo ra acetacetyl-CoA.

Acetacetyl-CoA được ngưng tụ với acetyl-CoA thứ ba do tác dụng của synthase HMG-CoA, để tạo ra HMG-CoA (-hydroxy--methylglutaryl-CoA). HMG-CoA bị phân giải thành acetoacetate và acetyl-CoA do tác dụng của lyase HMG-CoA. Theo cách này, cơ thể ketonic đầu tiên thu được.

Acetoacetate bị khử thành-hydroxybutyrate nhờ sự can thiệp của-hydroxybutyrate dehydrogenase. Phản ứng này phụ thuộc vào NADH.

Cơ thể ketone acetoacetate chính là một axit β-keto, trải qua quá trình decarboxyl hóa không enzyme. Quá trình này đơn giản và tạo ra acetone và CO2.

Một loạt các phản ứng do đó làm phát sinh cơ thể ketone. Những chất này hòa tan trong nước có thể được vận chuyển dễ dàng qua dòng máu, mà không cần phải neo vào cấu trúc albumin, như trường hợp axit béo không hòa tan trong môi trường nước.

Quá trình oxy hóa và ketogenesis có liên quan

Sự chuyển hóa của các axit béo tạo ra các chất nền cho ketogenesis, vì vậy hai con đường này có liên quan đến chức năng.

Acetoacetyl-CoA là chất ức chế chuyển hóa axit béo, vì nó ngăn chặn hoạt động của acyl-CoA dehydrogenase, đây là enzyme đầu tiên của quá trình oxy hóa. Ngoài ra, nó cũng thể hiện sự ức chế đối với acetyl-CoA transferase và HMG-CoA synthase.

Enzim HMG-CoA synthase, được điều hòa bởi CPT-I (enzyme tham gia vào quá trình sản xuất acyl Carnitine trong quá trình oxy hóa), thể hiện vai trò điều tiết quan trọng trong việc hình thành các axit béo.

Điều chỉnh quá trình oxy hóa và ảnh hưởng của nó đến quá trình tạo ketogen

Việc ăn các sinh vật quy định một tập hợp các tín hiệu nội tiết tố phức tạp. Carbonhydrat, axit amin và lipid tiêu thụ trong chế độ ăn kiêng được lắng đọng dưới dạng triacylglycerol trong mô mỡ. Insulin, một hormone đồng hóa, tham gia vào quá trình tổng hợp lipid và hình thành triacylglycerol.

Ở cấp độ ty thể, quá trình oxy hóa được kiểm soát bởi sự xâm nhập và tham gia của một số chất nền trong ty thể. Enzym CPT I tổng hợp Acyl Carnitine từ cytosolic Acyl CoA.

Khi sinh vật được cho ăn, acetyl-CoA carboxylase được kích hoạt và citrate làm tăng nồng độ CPT I, trong khi sự phosphoryl hóa của nó giảm (phản ứng phụ thuộc AMP theo chu kỳ).

Điều này gây ra sự tích tụ malonyl CoA, kích thích sự tổng hợp axit béo và ngăn chặn quá trình oxy hóa của chúng, ngăn chặn một chu kỳ vô ích được tạo ra.

Trong trường hợp nhịn ăn, hoạt động của carboxylase rất thấp do nồng độ enzyme CPT I đã bị giảm và nó đã bị phosphoryl hóa, kích hoạt và thúc đẩy quá trình oxy hóa lipid, sau đó sẽ cho phép hình thành cơ thể ketone thông qua acetyl-CoA.

Suy thoái

Các cơ thể Ketone khuếch tán ra khỏi các tế bào nơi chúng được tổng hợp và vận chuyển đến các mô ngoại biên theo dòng máu. Trong các mô này chúng có thể bị oxy hóa thông qua chu trình axit tricarboxylic.

Trong các mô ngoại biên,-hydroxybutyrate bị oxy hóa thành acetoacetate. Sau đó, acetoacetate hiện tại được kích hoạt bởi enzyme 3-ketoacyl-CoA transferase.

Succinyl-CoA hoạt động như một nhà tài trợ CoA trở nên thành công. Kích hoạt acetoacetate xảy ra để ngăn succinyl-CoA trở thành succatine trong chu trình axit citric, với sự tổng hợp GTP kết hợp với tác dụng của succinyl-CoA synthase.

Kết quả acetoacetyl-CoA trải qua quá trình phân cắt thiolitic tạo ra hai phân tử acetyl-CoA được đưa vào chu trình axit tricarboxylic, được gọi là chu trình Krebs..

Các tế bào gan thiếu transferase 3-ketoacyl-CoA, ngăn chặn chất chuyển hóa này được kích hoạt trong các tế bào này. Bằng cách này, đảm bảo rằng cơ thể ketone không bị oxy hóa trong các tế bào nơi chúng được sản xuất, nhưng chúng có thể được chuyển đến các mô nơi cần hoạt động của chúng.

Liên quan y tế của các cơ thể ketone

Trong cơ thể con người, nồng độ cao của cơ thể ketone trong máu có thể gây ra các tình trạng đặc biệt gọi là nhiễm toan và nhiễm toan.

Việc sản xuất các chất chuyển hóa này tương ứng với quá trình dị hóa axit béo và carbohydrate. Một trong những nguyên nhân phổ biến nhất của tình trạng ketogenesis bệnh lý là nồng độ cao của các mảnh dicarbonate acetic không bị phân hủy bởi con đường oxy hóa axit tricarboxylic..

Kết quả là có sự gia tăng nồng độ của cơ thể ketone trong máu trên 2 đến 4 mg / 100 N và sự hiện diện của chúng trong nước tiểu. Điều này dẫn đến sự xáo trộn chuyển hóa trung gian của các chất chuyển hóa nói trên.

Một số khiếm khuyết nhất định trong các yếu tố tuyến yên thần kinh điều hòa sự thoái hóa và tổng hợp của cơ thể ketone, cùng với các rối loạn trong quá trình chuyển hóa hydrocarbon, là nguyên nhân gây ra tình trạng tăng kali máu.

Đái tháo đường và tích lũy cơ thể ketone

Đái tháo đường (loại 1) là một bệnh nội tiết gây ra sự gia tăng sản xuất của cơ thể ketone. Sản xuất insulin không đầy đủ sẽ vô hiệu hóa việc vận chuyển glucose đến cơ bắp, gan và mô mỡ, do đó tích tụ trong máu.

Các tế bào không có glucose bắt đầu quá trình gluconeogenesis và thoái hóa chất béo và protein để khôi phục sự trao đổi chất của chúng. Hậu quả là nồng độ oxaloacetate giảm và quá trình oxy hóa lipid tăng.

Sau đó là sự tích tụ acetyl-CoA, trong trường hợp không có oxaloacetate không thể đi theo con đường axit citric, gây ra sản xuất cao của cơ thể ketone, đặc trưng của bệnh này.

Sự tích tụ acetone được phát hiện bởi sự hiện diện của nó trong nước tiểu và hơi thở của những người mắc bệnh này, và thực tế là một trong những triệu chứng cho thấy biểu hiện của bệnh này.

Tài liệu tham khảo

  1. Blázquez Ortiz, C. (2004). Ketogenesis trong tế bào hình sao: đặc tính, quy định và vai trò bảo vệ tế bào có thể (Luận án tiến sĩ, Đại học chính quy Madrid, Dịch vụ xuất bản).
  2. Devlin, T. M. (1992). Sách giáo khoa hóa sinh: với tương quan lâm sàng.
  3. Garrett, R. H., & Grisham, C. M. (2008). Hóa sinh. Thomson Brooks / Cole.
  4. McGarry, J. D., Mannaerts, G. P., & Foster, D. W. (1977). Một vai trò có thể có của malonyl-CoA trong việc điều hòa quá trình oxy hóa axit béo ở gan và ketogenesis. Tạp chí điều tra lâm sàng, 60(1), 265-270.
  5. Melo, V., Ruiz, V. M., & Cuamatzi, O. (2007). Hóa sinh của các quá trình trao đổi chất. Reverte.
  6. Nelson, D.L., Lehninger, A.L., & Cox, M.M. (2008). Nguyên lý sinh hóa của Lehninger. Máy xay sinh tố.
  7. Pertierra, A. G., Gutiérrez, C. V., và những người khác, C. M. (2000). Khái niệm cơ bản của hóa sinh trao đổi chất. Biên tập Tébar.
  8. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Hóa sinh. Ed. Panamericana Y tế.