Ketooni organite ketogeneesi tüübid, süntees ja lagunemine



The ketogenees on protsess, millega saadakse atsetoatsetaat, β-hüdroksübutüraat ja atsetoon, mida koos nimetatakse ketoonikehadeks. See keeruline ja peenelt reguleeritud mehhanism viiakse läbi mitokondrites, rasvhapete katabolismist.

Ketoonkehade saamine toimub siis, kui organismile manustatakse ammendavaid tühja kõhuga perioode. Kuigi need metaboliidid sünteesitakse peamiselt maksarakkudes, on need olulised energiaallikad mitmesugustes kudedes, nagu skeletilihas ja südame- ja aju kudedes..

Β-hüdroksübutüraat ja atsetoatsetaat on metaboliidid, mida kasutatakse substraatidena südamelihases ja neerukoores. Ajus muutuvad ketoonorganid oluliseks energiaallikaks, kui keha on oma glükoosireservi ammendanud.

Indeks

  • 1 Üldised omadused
  • 2 Ketoonkehade tüübid ja omadused
  • 3 Ketoonkehade süntees
    • 3.1 Ketogeneesi tingimused
    • 3.2 Mehhanism
    • 3.3 β-oksüdatsioon ja ketogenees on omavahel seotud
    • 3.4 β-oksüdatsiooni reguleerimine ja selle mõju ketogeneesile
  • 4 Lagunemine
  • 5 Ketoonkehade meditsiiniline tähtsus
    • 5.1 Diabeet ja ketoonkehade akumulatsioon
  • 6 Viited

Üldised omadused

Ketogeneesi peetakse väga oluliseks füsioloogiliseks funktsiooniks või metaboolseks teeks. Üldiselt viiakse see mehhanism läbi maksas, kuigi on näidatud, et seda saab läbi viia teistes kudedes, mis on võimelised rasvhappeid metaboliseerima..

Ketoonkehade moodustumine on atsetüül-CoA peamine metaboolne derivaat. See metaboliit saadakse metaboolsel teel, mida tuntakse β-oksüdatsioonina, mis on rasvhapete lagunemine.

Glükoosi kättesaadavus kudedes, kus toimub β-oksüdatsioon, määrab atsetüül-CoA metabolismi. Konkreetsetes olukordades on oksüdeeritud rasvhapped suunatud peaaegu täielikult ketoonkehade sünteesile.

Ketoonkehade tüübid ja omadused

Ketooni peamine keha on atsetoatsetaat või atsetoäädikhape, mis sünteesitakse peamiselt maksarakkudes. Teised ketoonikehade moodustavad molekulid on saadud atsetoatsetaadist.

Atsetoonäädikhappe redutseerimisel tekib teine ​​ketoonikeha D-β-hüdroksübutüraat. Atsetoon on ühend, mida on raske lagundada ja mida toodetakse atsetoatsetaadi dekarboksüülimise spontaanses reaktsioonis (nii et see ei vaja mis tahes ensüümi sekkumist), kui see esineb vere kõrge kontsentratsioonis.

Ketoonkehade määramine on korraldatud kokkuleppeliselt, kuna β-hüdroksübutüraadi ranges mõttes ei ole ketoonfunktsiooni. Need kolm molekuli lahustuvad vees, mis hõlbustab nende transportimist veres. Selle peamine ülesanne on pakkuda energiat teatud kudedele, nagu skeletil ja südamelihasele.

Ketoonkehade moodustumisega seotud ensüümid on peamiselt maksa- ja neerurakkudes, mis selgitab, miks need kaks asukohta on nende metaboliitide peamised tootjad. Selle süntees toimub ainult ja ainult rakkude mitokondriaalses maatriksis.

Kui need molekulid sünteesitakse, lähevad nad vereringesse ja lähevad neid vajavatesse kudedesse, kus nad lagunevad atsetüül-CoA-ks..

Ketoonkehade süntees

Ketogeneesi tingimused

Atsetüül-CoA metaboolne saatus β-oksüdatsioonist sõltub organismi metaboolsetest vajadustest. See oksüdeerub CO-ks2 ja H2Või sidrunhappe tsükli või rasvhapete sünteesi kaudu, kui lipiidide ja süsivesikute metabolism on kehas stabiilne.

Kui organism vajab süsivesikute moodustumist, kasutatakse sidrunhappe tsükli alustamise asemel glükoosi (glükoneogeneesi) valmistamiseks oksaloatsetaati. See juhtub, nagu mainitud, kui kehal on mõningane võimetus saada glükoosi sellistel juhtudel nagu pikaajaline paastumine või diabeedi esinemine..

Sellest tulenevalt kasutatakse ketoonkehade tootmiseks rasvhapete oksüdeerimisel saadud atsetüül-CoA-d.

Mehhanism

Ketogeneesi protsess algab β-oksüdatsiooni saadustest: atsetatsetüül-CoA või atsetüül-CoA. Kui substraat on atsetüül-CoA, hõlmab esimene etapp kahe molekuli kondenseerimist, mis on atsetüül-CoA transferaasi poolt katalüüsitud reaktsioon, et saada atsetatsetüül-CoA..

Atsetatsetüül-CoA kondenseeritakse kolmanda atsetüül-CoA-ga HMG-CoA süntaasi toimel, saades HMG-CoA (β-hüdroksü-P-metüülglutarüül-CoA). HMG-CoA lagundatakse HMG-CoA lüaasi toimel atsetoatsetaadiks ja atsetüül-CoA-ks. Sel viisil saadakse esimene ketooniline keha.

Β-hüdroksübutüraadi dehüdrogenaasi sekkumise teel redutseeritakse atsetoatsetaat β-hüdroksübutüraadiks. See reaktsioon sõltub NADH-st.

Peamine atsetoatsetaat-ketoonkeha on β-ketohape, mis läbib mitte-ensümaatilise dekarboksüülimise. See protsess on lihtne ja toodab atsetooni ja CO2.

See reaktsioonirida tekitab seega ketoonkehad. Neid vees lahustuvaid aineid saab kergesti transportida vereringesse, ilma et oleks vaja kinnitada albumiini struktuuri, nagu on rasvhapete puhul, mis ei lahustu vesikeskkonnas..

Oxid-oksüdatsioon ja ketogenees on omavahel seotud

Rasvhapete metabolism tekitab ketogeneesi substraate, seega on need kaks rada funktsionaalselt seotud.

Atsetatsetüül-CoA on rasvhapete metabolismi inhibiitor, kuna see peatab atsüül-CoA dehüdrogenaasi aktiivsuse, mis on esimene β-oksüdatsiooni ensüüm. Lisaks avaldab see inhibeerimist atsetüül-CoA transferaasi ja HMG-CoA süntaasi suhtes.

CPT-I allutatud ensüüm HMG-CoA süntaas (ensüüm, mis osaleb β-oksüdatsiooni atsüülkarnitiini tootmisel) kujutab endast olulist regulatiivset rolli rasvhapete moodustamisel.

Β-oksüdatsiooni reguleerimine ja selle mõju ketogeneesile

Organismide toitmine reguleerib kompleksseid hormoonseid signaale. Sööda tarbivad süsivesikud, aminohapped ja lipiidid ladestuvad rasvkoes triatsüülglütseroolidena. Insuliin, anaboolne hormoon, on seotud lipiidide sünteesiga ja triatsüülglütseroolide moodustumisega.

Mitokondriaalsel tasandil kontrollitakse β-oksüdeerumist mõnede substraatide sisenemisel ja osalemisel mitokondrites. CPT I ensüüm sünteesib atsüülkarnitiini tsütosoolsest Acyl CoA-st.

Kui organism on toidetud, aktiveeritakse atsetüül-CoA karboksülaas ja tsitraat suurendab CPT I taset, samal ajal kui selle fosforüülimine väheneb (tsükliline AMP-st sõltuv reaktsioon).

See põhjustab malonüüli CoA akumulatsiooni, mis stimuleerib rasvhapete sünteesi ja blokeerib nende oksüdatsiooni, vältides tarbetu tsükli teket..

Tühja kõhuga on karboksülaasi aktiivsus väga madal, kuna CPT I ensüümi tasemed on vähenenud ja see on fosforüülitud, aktiveerinud ja soodustanud lipiidide oksüdatsiooni, mis võimaldab hiljem ketoonkehade moodustumist läbi. atsetüül-CoA.

Lagunemine

Ketooni kehad hajuvad välja rakkudest, kus nad sünteesiti ja transporditi perifeersetesse kudedesse vereringe kaudu. Nendes kudedes võib neid oksüdeerida trikarboksüülhappe tsükli kaudu.

Perifeersetes kudedes oksüdeeritakse β-hüdroksübutüraat atsetoatsetaadiks. Seejärel aktiveeritakse praegune atsetoatsetaat ensüümi 3-ketoatsüül-CoA transferaasi poolt.

Suktsinüül-CoA toimib CoA doonorina, muutudes suktsinaadiks. Atsetoatsetaadi aktiveerimine toimub selleks, et takistada suktsinüül-CoA saamist sidrunhappe tsüklis, kusjuures GTP süntees on seotud suktsinüül-CoA süntaasi toimega..

Saadud atsetoatsetüül-CoA läbib tioliitse lõhustamise, mis tekitab kaks atsetüül-CoA molekuli, mis on lisatud trikarboksüülhappe tsüklisse, paremini tuntud kui Krebsi tsükkel..

Maksarakkudel puudub 3-ketoatsüül-CoA transferaas, mis takistab selle metaboliidi aktiveerimist nendes rakkudes. Sel viisil on tagatud, et ketoonkehad ei oksüdeeru rakkudes, kus neid toodeti, vaid et neid saab üle kanda kudedesse, kus nende aktiivsus on vajalik.

Ketoonkehade meditsiiniline tähtsus

Inimkehas võivad suured ketoonikehade kontsentratsioonid veres põhjustada eritingimusi, mida nimetatakse atsidoosiks ja ketoonemiaks.

Nende metaboliitide tootmine vastab rasvhapete ja süsivesikute katabolismile. Patoloogilise ketogeneesi seisundi üheks kõige levinumaks põhjuseks on äädikhappe dikarbonaadi fragmentide kõrge kontsentratsioon, mida ei lagune trikarboksüülhappe oksüdatsioonitee..

Selle tulemusena suureneb ketoonikehade sisaldus veres üle 2 kuni 4 mg / 100 N ja nende esinemine uriinis. Selle tulemuseks on nimetatud metaboliitide vahepealse metabolismi häirimine.

Teatud defektid neuroglandulaarsetes hüpofüüsi faktorites, mis reguleerivad ketoonkehade lagunemist ja sünteesi, koos süsivesinike metabolismi häiretega on hüpercetonemia seisundi põhjuseks..

Diabeet ja ketoonkehade akumulatsioon

Suhkurtõbi (tüüp 1) on endokriinne haigus, mis põhjustab ketoonkehade tootmise suurenemist. Ebapiisav insuliinitootmine keelab glükoosi transportimise lihastesse, maksadesse ja rasvkoesse, kogunedes veres.

Glükoosi puudumisel alustavad rakud glükoogeneesi ja rasva ja valkude lagunemist, et taastada nende ainevahetus. Selle tagajärjel vähenevad oksaloatsetaadi kontsentratsioonid ja suureneb lipiidide oksüdatsioon.

Seejärel esineb atsetüül-CoA kogunemine, mis oksalatsetaadi puudumisel ei suuda järgida sidrunhappe teed, põhjustades selle haiguse suhtes suurt ketoonkehade tootmist..

Atsetooni kogunemine tuvastatakse selle esinemisega uriinis ja inimeste hinge, kellel on see haigus, ning see on tegelikult üks selle haiguse ilmingule viitavaid sümptomeid..

Viited

  1. Blázquez Ortiz, C. (2004). Ketogenees astrotsüütides: iseloomustus, regulatsioon ja võimalik tsütoprotektiivne roll (Doktoritöö, Universidad Complutense de Madrid, väljaannete talitus).
  2. Devlin, T. M. (1992). Biokeemia õpik: kliiniliste korrelatsioonidega.
  3. Garrett, R. H. ja Grisham, C. M. (2008). Biokeemia. Thomson Brooks / Cole.
  4. McGarry, J. D., Mannaerts, G. P. ja Foster, D. W. (1977). Malonüül-CoA võimalik roll maksa rasvhapete oksüdatsiooni ja ketogeneesi reguleerimisel. Kliinilise uuringu ajakiri, 60(1), 265-270.
  5. Melo, V., Ruiz, V. M. ja Cuamatzi, O. (2007). Metaboolsete protsesside biokeemia. Reverte.
  6. Nelson, D. L., Lehninger, A.L., & Cox, M.M.. Lehningeri biokeemia põhimõtted. Macmillan.
  7. Pertierra, A. G., Gutiérrez, C. V. ja teised, C. M. (2000). Metaboolse biokeemia alused. Toimetus Tébar.
  8. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biokeemia. Ed. Panamericana Medical.