Ketogenesetyper av ketonlegemer, syntese og nedbrytning



den cetogénesis er prosessen hvor acetoacetat, p-hydroksybutyrat og aceton er oppnådd, som sammen kalles ketonlegemer. Denne komplekse og finregulerte mekanismen utføres i mitokondriene, fra katabolismen av fettsyrer.

Oppnåelsen av ketonlegemene finner sted når organismen blir utsatt for uttømmende faste tidsperioder. Selv om disse metabolittene syntetiseres mest i leverceller, er de funnet som en viktig energikilde i forskjellige vev, som skjelettmuskulatur og hjerte- og hjernevev..

B-hydroksybutyrat og acetoacetat er metabolitter som brukes som substrater i hjertemuskelen og nyrene cortex. I hjernen blir ketonlegemer viktige energikilder når kroppen har uttømt sin glukose reserve.

index

  • 1 Generelle egenskaper
  • 2 Typer og egenskaper av ketonlegemer
  • 3 Syntese av ketonlegemer
    • 3.1 Betingelser for ketogenese
    • 3.2 Mekanisme
    • 3,3 β-oksidasjon og ketogenese er relatert
    • 3.4 Regulering av β-oksidasjon og dens effekt på ketogenese
  • 4 nedbrytning
  • 5 Medisinsk relevans av ketonlegemene
    • 5.1 Diabetes mellitus og akkumulering av ketonlegemer
  • 6 Referanser

Generelle egenskaper

Ketogenese regnes som en svært viktig fysiologisk funksjon eller metabolsk vei. Generelt utføres denne mekanismen i leveren, selv om det har blitt vist at det kan utføres i andre vev som er i stand til å metabolisere fettsyrer.

Dannelsen av ketonlegemer er det viktigste metabolske derivatet av acetyl-CoA. Denne metabolitten er oppnådd fra den metabolske vei kjent som β-oksidasjon, som er nedbrytningen av fettsyrer.

Tilgjengeligheten av glukose i vevene hvor β-oksydasjon forekommer, bestemmer metabolisk skjebne for acetyl-CoA. I spesielle situasjoner er oksiderte fettsyrer rettet nesten helt til syntese av ketonlegemer.

Typer og egenskaper av ketonlegemer

Hovedketonkroppen er acetoacetat eller acetoeddiksyre, som hovedsakelig syntetiseres i leverceller. De andre molekylene som utgjør ketonlegemene er avledet fra acetoacetatet.

Reduksjonen av acetoeddiksyre gir opphav til D-p-hydroksybutyrat, det andre ketonlegemet. Aceton er et vanskelig forbindelse for å nedbryte og skjer ved spontan dekarboksylering reaksjon acetoacetat (så ikke krever intervensjon av noen av enzymene), når de er tilstede i høye konsentrasjoner i blodet.

Betegnelsen av ketonlegemer har blitt arrangert ved konvensjon, da strengt sett ikke β-hydroksybutyratet har en ketonisk funksjon. Disse tre molekylene er oppløselige i vann som letter deres transport i blod. Hovedfunksjonen er å gi energi til visse vev som skjelett og hjerte muskel.

De enzymer som er involvert i dannelsen av ketonlegemer, er hovedsakelig i lever- og nyreceller, noe som forklarer hvorfor disse to stedene er de viktigste produsentene av disse metabolittene. Sin syntese forekommer bare og utelukkende i mitokondriske matriksen av celler.

Når disse molekylene er syntetisert, går de inn i blodet og går til vevene som krever dem, der de nedbrytes til acetyl-CoA.

Syntese av ketonlegemer

Betingelser for ketogenese

Metabolsk skjebne av acetyl-CoA fra β-oksidasjon avhenger av stoffets metabolske krav. Dette oksyderes til CO2 og H2Eller via sitronsyre syklus eller syntese av fettsyrer, hvis stoffskiftet av lipider og karbohydrater er stabilt i kroppen.

Når kroppen trenger dannelsen av karbohydrater, brukes oksaloacetat til å fremstille glukose (glukoneogenese) i stedet for å starte sitronsyre syklusen. Dette skjer, som nevnt, når kroppen har litt manglende evne til å oppnå glukose, i tilfeller som langvarig fasting eller tilstedeværelse av diabetes.

På grunn av dette benyttes acetyl-CoA som resulterer fra oksydasjon av fettsyrer for fremstilling av ketonlegemene.

mekanisme

Ketogeneseprosessen starter fra produktene av p-oksydasjon: acetacetyl-CoA eller acetyl-CoA. Når substratet er acetyl-CoA, er det første trinn kondensasjon av to molekyler, reaksjon som katalyseres av acetyl-CoA transferase for å produsere acetacetil-CoA.

Acetacetyl-CoA kondenseres med et tredje acetyl-CoA ved virkningen av HMG-CoA-syntase, for å produsere HMG-CoA (p-hydroksy-p-metylglutaryl-CoA). HMG-CoA nedbrytes til acetoacetat og acetyl-CoA ved virkningen av HMG-CoA lyase. På den måten oppnås den første ketoniske kroppen.

Acetoacetat reduseres til p-hydroksybutyrat ved inngrep av p-hydroksybutyrat dehydrogenase. Denne reaksjonen avhenger av NADH.

Hovedaketoacetatketonkroppen er en p-keto-syre, som gjennomgår ikke-enzymatisk dekarboksylering. Denne prosessen er enkel og produserer aceton og CO2.

Denne reaksjonsserien gir dermed opphav til ketonlegemene. Disse som er oppløselige i vann, kan lett transporteres gjennom blodbanen uten behov for å forankre til en albuminstruktur, som det er tilfelle av fettsyrer som er uoppløselige i vandig medium.

B-oksidasjon og ketogenese er relatert

Metabolismen av fettsyrer produserer substratene for ketogenese, så disse to veiene er funksjonelt relaterte.

Den acetoacetyl-CoA er en inhibitor av metabolisme av fettsyrer, og stopper aktiviteten av acyl-CoA-dehydrogenase er det første enzymet på det β-oksidasjon. I tillegg utøver den også inhibering på acetyl-CoA transferase og HMG-CoA syntase.

HMG-CoA-syntase, gjenstand av CPT-I (enzym som er involvert i produksjonen av carnitin acyl β-oksidasjon), representerer en viktig regulatorisk rolle i dannelsen av fettsyrer.

Regulering av β-oksidasjon og dens effekt på ketogenese

Fôring av organismer regulerer et komplekst sett med hormonelle signaler. Karbohydrater, aminosyrer og lipider som er konsumert i dietten, blir avsatt i form av triacylglyceroler i fettvev. Insulin, et anabole hormon, er involvert i syntesen av lipider og dannelsen av triacylglyceroler.

På mitokondrielt nivå styres β-oksidasjon ved innføring og deltakelse av enkelte substrater i mitokondriene. CPT I-enzymet syntetiserer Acyl Carnitine fra cytosolisk Acyl CoA.

Når legemet føres, er Acetyl-CoA-karboksylase aktivert og citrat øker nivåene av CPT-I, mens redusere dets fosforylering (cyklisk AMP-avhengig reaksjon).

Dette fører til akkumulering av malonyl CoA, som stimulerer syntese av fettsyrer og blokkerer oksidasjon, og forhindrer at en futil syklus genereres.

I tilfellet med faste, er meget lav den carboxylase aktivitet fordi nivåene av enzymet CPT jeg har blitt redusert, og også fosforylert, aktivering og promotere lipidoksydasjon, som deretter tillater dannelse av ketonlegemer igjennom av acetyl-CoA.

degradering

Ketonlegemer diffunderer ut av cellene der de ble syntetisert og transportert til perifert vev av blodet. I disse vevene kan de oksyderes gjennom tricarboxylsyre syklusen.

I perifert vev oksyderes β-hydroksybutyrat til acetoacetat. Deretter aktiveres det nåværende acetoacetat av enzymet 3-ketoacyl-CoA-transferase.

Succinyl-CoA fungerer som en CoA-donor som blir succinat. Aktivering av acetoacetat skjer for å hindre succinyl-CoA fra å bli succinat i sitronsyre-syklusen, med den koblede syntesen av GTP ved virkningen av succinyl-CoA-syntase.

Det resulterende acetoacetyl-CoA gjennomgår et tiolitisk spaltning som produserer to acetyl-CoA-molekyler som er inkorporert i trikarboksylsyre-syklusen, bedre kjent som Krebs-syklusen..

Leverceller mangler 3-ketoacyl-CoA transferasen, slik at denne metabolitten blir aktivert i disse cellene. På denne måten er det garantert at ketonlegemene ikke oksyderes i cellene der de ble produsert, men at de kan overføres til vevet der deres aktivitet er nødvendig.

Medisinsk relevans av ketonlegemene

I menneskekroppen kan høye konsentrasjoner av ketonlegemer i blodet forårsake spesielle forhold som kalles acidose og ketonemi.

Fremstillingen av disse metabolittene tilsvarer katabolismen av fettsyrer og karbohydrater. En av de mest vanlige årsaker til en patologisk tilstand ketogenese er høy konsentrasjon av eddik dicarbonados fragmenter som ikke nedbrytes ved oksydasjon reaksjonsvei trikarboksylsyre.

Som en konsekvens er det en økning i nivåene av ketonlegemer i blod over 2 til 4 mg / 100 N og deres tilstedeværelse i urinen. Dette resulterer i forstyrrelser av intermediær metabolisme av nevnte metabolitter.

Visse defekter i hypofyse neuroglandular faktorer som regulerer den Syntese og degradering av ketonlegemer, ved sykdommer i metabolismen av hydrokarboner, er ansvarlig for tilstanden av hyperketonemia.

Diabetes mellitus og akkumulering av ketonlegemer

Diabetes mellitus (type 1) er en endokrin sykdom som forårsaker en økning i produksjonen av ketonlegemer. Utilstrekkelig insulinproduksjon deaktiverer transport av glukose til muskler, lever og fettvev, og akkumuleres dermed i blodet.

Cellene i fravær av glukose begynner prosessen med glukoneogenese og nedbrytning av fett og proteiner for å gjenopprette stoffskiftet. Som en følge av dette, reduseres oksaloacetatkonsentrasjonen og lipidoksidasjonen øker.

Deretter er det en opphopning av acetyl-CoA, som i fravær av oksaloacetat ikke kan følge sitronsyrebanen, forårsaker høy produksjon av ketonlegemer som er karakteristisk for denne sykdommen.

Akkumuleringen av aceton er oppdaget av dens tilstedeværelse i urinen og pusten av mennesker som har denne tilstanden, og er faktisk et av symptomene som indikerer manifestasjonen av denne sykdommen.

referanser

  1. Blázquez Ortiz, C. (2004). Ketogenese i astrocytter: karakterisering, regulering og mulig cytoprotektiv rolle (Doktorgradsavhandling, Universidad Complutense de Madrid, Publikasjonstjeneste).
  2. Devlin, T. M. (1992). Lærebok for biokjemi: med kliniske korrelasjoner.
  3. Garrett, R. H., & Grisham, C. M. (2008). biokjemi. Thomson Brooks / Cole.
  4. McGarry, J. D., Mannaerts, G. P., & Foster, D. W. (1977). En mulig rolle for malonyl-CoA i reguleringen av leverfettsyreoksidasjon og ketogenese. Journal of clinical investigation, 60(1), 265-270.
  5. Melo, V., Ruiz, V. M., & Cuamatzi, O. (2007). Biokjemi av metabolske prosesser. Reverte.
  6. Nelson, D. L., Lehninger, A. L., & Cox, M.M. (2008). Lehninger-prinsipper for biokjemi. Macmillan.
  7. Pertierra, A. G., Gutiérrez, C.V., og andre, C. M. (2000). Grunnleggende om metabolsk biokjemi. Redaksjonell Tébar.
  8. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). biokjemi. Ed. Panamericana Medical.