ketogeneza Este procesul prin care se obțin acetoacetat, β-hidroxibutirat și acetonă, care împreună se numesc corpuri cetonice. Acest mecanism complex și fin reglat are loc în mitocondrii, din catabolismul acizilor grași.
Obținerea corpurilor cetonice are loc atunci când corpul este supus unor perioade exhaustive de post. Deși acești metaboliți sunt sintetizați în cea mai mare parte în celulele hepatice, aceștia se găsesc ca o sursă importantă de energie în diferite țesuturi, cum ar fi mușchiul scheletic și în țesuturile cardiace și cerebrale..
Β-Hidroxibutiratul și acetoacetatul sunt metaboliți folosiți ca substraturi în mușchiul inimii și în cortexul rinichiului. În creier, corpurile cetonice devin surse importante de energie atunci când organismul și-a epuizat stocul de glucoză.
Indice articol
Ketogeneza este considerată o funcție fiziologică sau o cale metabolică foarte importantă. În general, acest mecanism are loc în ficat, deși s-a demonstrat că poate fi efectuat în alte țesuturi capabile să metabolizeze acizii grași.
Formarea corpurilor cetonice este principala derivare metabolică a acetil-CoA. Acest metabolit este obținut din calea metabolică cunoscută sub numele de β-oxidare, care este degradarea acizilor grași.
Disponibilitatea glucozei în țesuturile în care are loc β-oxidarea determină soarta metabolică a acetil-CoA. În anumite situații, acizii grași oxidați sunt direcționați aproape în totalitate către sinteza corpurilor cetonice..
Principalul corp cetonic este acetoacetat sau acid acetoacetic, care este sintetizat în principal în celulele hepatice. Celelalte molecule care alcătuiesc corpurile cetonice sunt derivate din acetoacetat.
Reducerea acidului acetoacetic dă naștere la D-β-hidroxibutirat, al doilea corp cetonic. Acetona este un compus dificil de degradat și este produs de o reacție spontană de decarboxilare a acetoacetatului (deci nu necesită intervenția vreunei enzime), atunci când este prezentă în concentrații mari în sânge.
Desemnarea corpurilor cetonice a fost stabilită prin convenție, deoarece strict vorbind β-hidroxibutiratul nu are o funcție cetonică. Aceste trei molecule sunt solubile în apă, ceea ce facilitează transportul lor în sânge. Funcția sa principală este de a furniza energie anumitor țesuturi, cum ar fi mușchiul scheletic și cardiac.
Enzimele implicate în formarea corpurilor cetonice se află în principal în celulele hepatice și renale, ceea ce explică de ce aceste două locații sunt principalii producători ai acestor metaboliți. Sinteza sa are loc exclusiv și în matricea mitocondrială a celulelor.
Odată ce aceste molecule sunt sintetizate, ele trec în fluxul sanguin, mergând către țesuturile care le necesită, unde sunt degradate în acetil-CoA..
Soarta metabolică a acetil-CoA din β-oxidare depinde de cerințele metabolice ale organismului. Acest lucru se oxidează la CODouă si HDouăSau prin ciclul acidului citric sau prin sinteza acizilor grași, dacă metabolismul lipidelor și glucidelor este stabil în organism.
Când organismul are nevoie de formarea de carbohidrați, oxaloacetatul este utilizat pentru fabricarea glucozei (gluconeogeneză) în loc să înceapă ciclul acidului citric. Acest lucru se întâmplă, după cum sa menționat, atunci când organismul are o anumită incapacitate de a obține glucoză, în cazuri precum postul prelungit sau prezența diabetului.
Datorită acestui fapt, acetil-CoA rezultat din oxidarea acizilor grași este utilizat pentru producerea corpurilor cetonice..
Procesul de cetogeneză începe de la produsele de β-oxidare: acetacetil-CoA sau acetil-CoA. Când substratul este acetil-CoA, primul pas constă în condensarea a două molecule, o reacție catalizată de acetil-CoA transferază, pentru a produce acetacetil-CoA.
Acetacetil-CoA este condensat cu un al treilea acetil-CoA prin acțiunea HMG-CoA sintază, pentru a produce HMG-CoA (β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA). HMG-CoA este degradat în acetoacetat și acetil-CoA prin acțiunea HMG-CoA lyase. În acest fel se obține primul corp cetonic.
Acetoacetatul este redus la β-hidroxibutirat prin intervenția β-hidroxibutiratului dehidrogenază. Această reacție depinde de NADH.
Principalul corp acetonacetat cetonic este un β-ceto acid, care suferă decarboxilare non-enzimatică. Acest proces este simplu și produce acetonă și CODouă.
Această serie de reacții determină astfel corpuri cetonice. Acestea fiind solubile în apă pot fi transportate cu ușurință prin circulația sângelui, fără a fi nevoie să fie ancorate la o structură de albumină, cum este cazul acizilor grași insolubili în mediu apos..
Metabolismul acidului gras produce substraturile pentru ketogeneza, deci aceste două căi sunt corelate funcțional.
Acetoacetil-CoA este un inhibitor al metabolismului acizilor grași, deoarece oprește activitatea acil-CoA dehidrogenazei, care este prima enzimă a β-oxidării. În plus, exercită și inhibare asupra acetil-CoA transferazei și a HMG-CoA sintazei.
Enzima HMG-CoA sintază, subordonată de CPT-I (o enzimă implicată în producția de acil carnitină în β-oxidare), joacă un rol important de reglare în formarea acizilor grași.
Hrănirea organismelor reglează un set complex de semnale hormonale. Glucidele, aminoacizii și lipidele consumate în dietă se depun sub formă de triacilgliceroli în țesutul adipos. Insulina, un hormon anabolic, este implicat în sinteza lipidelor și în formarea triacilglicerolilor.
La nivel mitocondrial, β-oxidarea este controlată de intrarea și participarea unor substraturi în mitocondrii. Enzima CPT I sintetizează Acil Carnitina din Acil CoA citosolic.
Când corpul este hrănit, acetil-CoA carboxilaza este activată și citratul crește nivelurile CPT I, în timp ce fosforilarea sa scade (reacția dependentă de AMP ciclic).
Acest lucru provoacă o acumulare de malonil CoA, care stimulează sinteza acizilor grași și blochează oxidarea acestora, împiedicând generarea unui ciclu inutil..
În cazul postului, activitatea carboxilazei este foarte scăzută, deoarece nivelurile enzimei CPT I au fost reduse și a fost fosforilată, activând și favorizând oxidarea lipidelor, ceea ce va permite ulterior formarea corpurilor cetonice prin acetil- CoA.
Corpurile cetonice se difuzează în afara celulelor unde au fost sintetizate și sunt transportate către țesuturile periferice de către sânge. În aceste țesuturi pot fi oxidate prin ciclul acidului tricarboxilic.
În țesuturile periferice, β-hidroxibutiratul este oxidat la acetoacetat. Ulterior, acetoacetatul prezent este activat prin acțiunea enzimei 3-cetoacil-CoA transferază.
Succinil-CoA acționează ca un donator de CoA transformându-se în succinat. Activarea acetoacetatului are loc pentru a preveni transformarea succinil-CoA în succinat în ciclul acidului citric, cu sinteza cuplată a GTP prin acțiunea succinil-CoA sintază.
Acetoacetil-CoA rezultat suferă o defalcare tiolitică producând două molecule de acetil-CoA care sunt încorporate în ciclul acidului tricarboxilic, mai bine cunoscut sub numele de ciclul Krebs..
Celulelor hepatice le lipsește 3-cetoacil-CoA transferază, împiedicând activarea acestui metabolit în aceste celule. În acest fel, se garantează că corpurile cetonice nu se oxidează în celulele în care au fost produse, ci că pot fi transferate în țesuturile unde este necesară activitatea lor..
În corpul uman, concentrațiile ridicate de corpuri cetonice în sânge pot provoca afecțiuni speciale numite acidoză și cetonemie..
Fabricarea acestor metaboliți corespunde catabolismului acizilor grași și carbohidraților. Una dintre cele mai frecvente cauze ale unei stări de ketogeneză patologică este concentrația ridicată de fragmente de dicarbonat acetic care nu sunt degradate de calea de oxidare a acizilor tricarboxilici..
În consecință, există o creștere a nivelului de corpuri cetonice în sânge peste 2 până la 4 mg / 100 N și prezența lor în urină. Acest lucru duce la perturbarea metabolismului intermediar al acestor metaboliți..
Anumite defecte ale factorilor neuroglandulari hipofizari care reglează degradarea și sinteza corpurilor cetonice, împreună cu tulburări ale metabolismului hidrocarburilor, sunt cauza stării hipercetonemiei..
Diabetul zaharat (tip 1) este o boală endocrină care determină producția crescută de corpuri cetonice. Producția inadecvată de insulină dezactivează transportul glucozei către mușchi, ficat și țesutul adipos, acumulându-se astfel în sânge.
Celulele în absența glucozei încep procesul de gluconeogeneză și descompunerea grăsimilor și a proteinelor pentru a restabili metabolismul lor. În consecință, concentrațiile de oxaloacetat scad și oxidarea lipidelor crește..
Apare apoi o acumulare de acetil-CoA, care în absența oxaloacetatului nu poate urma calea acidului citric, provocând astfel producția mare de corpuri cetonice, caracteristică acestei boli..
Acumularea de acetonă este detectată de prezența sa în urină și respirație a persoanelor cu această afecțiune și este de fapt unul dintre simptomele care indică manifestarea acestei boli.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.