Ketogenų tipo ketogenezės, sintezės ir skaidymas



The ketogenezė yra procesas, kurio metu gaunami acetoacetatas, β-hidroksibutiratas ir acetonas, kurie kartu vadinami ketonų kūnais. Šis sudėtingas ir smulkiai reguliuojamas mechanizmas atliekamas mitochondrijose, nuo riebalų rūgščių katabolizmo.

Ketonų kūnų gavimas vyksta tada, kai organizmas patiria išsamų pasninko laiką. Nors šie metabolitai daugiausia sintezuojami kepenų ląstelėse, jie yra svarbūs energijos šaltiniai įvairiuose audiniuose, pvz., Skeleto raumenyse, širdies ir smegenų audiniuose..

Hydrox-hidroksibutiratas ir acetoacetatas yra metabolitai, naudojami kaip substratai širdies raumenyse ir inkstų žievėje. Kūnų kūnai tampa svarbiais energijos šaltiniais, kai organizmas išnaudoja savo gliukozės rezervą.

Indeksas

  • 1 Bendrosios charakteristikos
  • 2 Ketonų kūnų tipai ir savybės
  • 3 Ketonų kūnų sintezė
    • 3.1 Ketogenezės sąlygos
    • 3.2 Mechanizmas
    • 3.3 β-oksidacijos ir ketogenezės yra susijusios
    • 3.4 β-oksidacijos reguliavimas ir jo poveikis ketogenezei
  • 4 Skilimas
  • 5 Ketonų kūno medicininė svarba
    • 5.1 Cukrinis diabetas ir ketonų organizmų kaupimasis
  • 6 Nuorodos

Bendrosios charakteristikos

Ketogenezė laikoma labai svarbia fiziologine funkcija arba metaboliniu keliu. Paprastai šis mechanizmas atliekamas kepenyse, nors buvo įrodyta, kad jis gali būti atliekamas kituose audiniuose, kurie gali metabolizuoti riebalų rūgštis..

Ketonų organų susidarymas yra pagrindinis acetil-CoA metabolinis darinys. Šis metabolitas gaunamas iš metabolinio kelio, vadinamo β-oksidacija, o tai yra riebalų rūgščių skaidymas.

Gliukozės prieinamumas audiniuose, kuriuose vyksta β-oksidacija, lemia acetil-CoA metabolinį likimą. Tam tikrose situacijose oksiduotos riebalų rūgštys beveik visiškai nukreipiamos į ketonų kūnų sintezę.

Ketonų kūnų tipai ir savybės

Pagrindinis ketoninis kūnas yra acetoacetatas arba acetoacto rūgštis, kuri daugiausia sintezuojama kepenų ląstelėse. Kitos molekulės, sudarančios ketono kūnus, yra gautos iš acetoacetato.

Acetoacto rūgšties redukcija sukelia D-β-hidroksibutiratą, antrąjį ketono kūną. Acetonas yra sunkiai skaidomas junginys, kurį gamina spontaniškas acetoacetato dekarboksilinimo reakcija (todėl nereikia jokio fermento įsikišimo), kai jo koncentracija kraujyje yra didelė..

Ketonų kūnų paskyrimas buvo surengtas pagal susitarimą, nes griežtai kalbant apie β-hidroksibutiratą nėra ketoninės funkcijos. Šios trys molekulės tirpsta vandenyje, kuris palengvina jų transportavimą kraujyje. Jo pagrindinė funkcija yra suteikti energiją tam tikriems audiniams, tokiems kaip skeleto ir širdies raumenys.

Fermentai, dalyvaujantys ketoninių kūnų formavime, daugiausia yra kepenų ir inkstų ląstelėse, o tai paaiškina, kodėl šios dvi vietovės yra pagrindiniai šių metabolitų gamintojai. Jos sintezė vyksta tik ir tik ląstelių mitochondrijoje.

Kai šios molekulės susintetinamos, jos patenka į kraują ir patenka į audinius, kuriems jų reikia, kai jie suskaidomi į acetil-CoA.

Ketonų kūnų sintezė

Ketogenezės sąlygos

Acetil-CoA metabolizmas iš β-oksidacijos priklauso nuo organizmo medžiagų apykaitos. Tai oksiduojama į CO2 ir H2Arba naudojant citrinų rūgšties ciklą arba riebalų rūgščių sintezę, jei lipidų ir angliavandenių metabolizmas yra stabilus organizme.

Kai organizmui reikia angliavandenių susidarymo, oksaloacetatas naudojamas gliukozės (gliukogenogenezės) gamybai vietoj citrinų rūgšties ciklo. Taip atsitinka, kaip minėta, kai organizmas gali nesugebėti gauti gliukozės tokiais atvejais, kaip ilgalaikis nevalgius ar diabeto buvimas..

Dėl to ketoninių kūnų gamybai naudojamas acetil-CoA, susidaręs dėl riebalų rūgščių oksidacijos.

Mechanizmas

Ketogenezės procesas prasideda nuo β-oksidacijos produktų: acetacetil-CoA arba acetil-CoA. Kai substratas yra acetil-CoA, pirmasis žingsnis yra dviejų molekulių kondensacija, reakcija, katalizuojama acetil-CoA transferazės, kad gautų acetacetil-CoA.

Acetacetil-CoA yra kondensuojamas su trečiu acetil-CoA, veikiant HMG-CoA sintezei, kad susidarytų HMG-CoA (β-hidroksi-β-metilglutarilas-CoA). HMG-CoA yra skaidomas iki acetoacetato ir acetil-CoA, veikiant HMG-CoA liazei. Tokiu būdu gaunamas pirmasis ketoninis kūnas.

Β-hidroksibutirato dehidrogenazės intervencijoje acetoacetatas sumažinamas iki β-hidroksibutirato. Ši reakcija priklauso nuo NADH.

Pagrindinis acetoacetato ketono korpusas yra β-keto rūgštis, kuri atlieka ne fermentinį dekarboksilinimą. Šis procesas yra paprastas ir gamina acetoną ir CO2.

Tokiu būdu šios reakcijų serijos sukelia ketonų kūnus. Šie tirpūs vandenyje gali būti lengvai transportuojami per kraujotaką, nereikalaujant pritvirtinti prie albumino struktūros, kaip antai riebalų rūgščių, kurios netirpsta vandeninėje terpėje, atveju..

Oxid-oksidacijos ir ketogenezės yra susijusios

Riebalų rūgščių metabolizmas sukuria ketogenezės substratus, todėl šie du keliai yra funkcionaliai susiję.

Acetoacetil-CoA yra riebalų rūgščių metabolizmo inhibitorius, nes jis sustabdo acil-CoA dehidrogenazės, kuri yra pirmasis β-oksidacijos fermentas, aktyvumą. Be to, jis taip pat slopina acetil-CoA transferazę ir HMG-CoA sintezę.

Fermentas HMG-CoA sintazė, pavaldi CPT-I (fermentas, dalyvaujantis acilkarnitino gamyboje β-oksidacijoje), yra svarbus reguliavimo vaidmuo riebalų rūgščių formavime.

Β-oksidacijos reguliavimas ir jo poveikis ketogenezei

Organizmų maitinimas reguliuoja sudėtingą hormoninių signalų rinkinį. Angliavandeniai, amino rūgštys ir lipidai, suvartoti dietoje, yra nusodinami riebaliniame audinyje triacilglicerolių pavidalu. Insulinas, anabolinis hormonas, dalyvauja lipidų sintezėje ir triacilglicerolių formavime..

Mitochondrijų lygiu β-oksidaciją kontroliuoja kai kurių substratų patekimas ir dalyvavimas mitochondrijose. CPT I fermentas sintezuoja acil-karnitiną iš citozolio acilo CoA.

Kai organizmas maitinamas, acetil-CoA karboksilazė yra aktyvuota ir citratas padidina CPT I lygį, o jo fosforilinimas mažėja (ciklinė AMP reakcija).

Tai sukelia malonilo CoA kaupimąsi, kuris skatina riebalų rūgščių sintezę ir blokuoja jų oksidaciją, užkertant kelią bereikalingo ciklo susidarymui..

Pasninko atveju karboksilazės aktyvumas yra labai mažas, nes sumažėjo CPT I fermento kiekis ir jis buvo fosforilintas, aktyvuojantis ir skatinantis lipidų oksidavimą, kuris vėliau leis ketoninių kūnų susidarymą per acetil-CoA.

Degradacija

Ketonų kūnai išsklaidomi iš ląstelių, kuriose jie buvo sintezuoti ir per kraują perkeliami į periferinius audinius. Šiuose audiniuose jie gali būti oksiduojami per trikarboksirūgšties ciklą.

Periferiniuose audiniuose β-hidroksibutiratas yra oksiduojamas į acetoacetatą. Vėliau dabartinis acetoacetatas aktyvuojamas 3-ketoacil-CoA transferazės fermentu.

Sukcinil-CoA veikia kaip CoA donoras, tapdamas sukcinatu. Acetoacetato aktyvinimas neleidžia sukcinil-CoA tapti sukcinatu citrinų rūgšties cikle, sujungus GTP sintezę sukcinil-CoA sintezės poveikiu.

Gautas acetoacetil-CoA vyksta tiolitiniu skilimu, gaminant dvi acetil-CoA molekules, kurios yra įtrauktos į trikarboksirūgšties ciklą, geriau žinomas kaip Krebso ciklas..

Kepenų ląstelėse trūksta 3-ketoacil-CoA transferazės, neleidžiant šiems metabolitams aktyvuotis. Tokiu būdu garantuojama, kad ketonų korpusai nėra oksiduojami ląstelėse, kuriose jie buvo pagaminti, tačiau jie gali būti perkelti į audinius, kuriuose jų aktyvumas yra reikalingas..

Ketonų įstaigų medicininė svarba

Žmogaus organizme didelės ketoninių kūnų koncentracijos kraujyje gali sukelti specialių sąlygų, vadinamų acidoze ir ketonemija.

Šių metabolitų gamyba atitinka riebalų rūgščių ir angliavandenių katabolizmą. Viena iš labiausiai paplitusių patologinės ketogenezės būklės priežasčių yra didelė acto dikarbonato fragmentų koncentracija, kuri nėra skaidoma trikarboksirūgšties oksidacijos keliu..

Dėl to padidėja ketoninių kūnų kiekis kraujyje virš 2 - 4 mg / 100 N, o jų kiekis yra šlapime. Tai lemia minėtų metabolitų tarpinio metabolizmo sutrikimą.

Kai kurie neuroglandinių hipofizės veiksnių defektai, reguliuojanti ketonų kūnų skaidymą ir sintezę, kartu su angliavandenilių metabolizmo sutrikimais yra hipercetonemijos būklės priežastis..

Cukrinis diabetas ir ketonų organizmų kaupimasis

Cukrinis diabetas (1 tipo) yra endokrininė liga, dėl kurios padidėja ketonų organizmų gamyba. Nepakankama insulino gamyba neleidžia gabenti gliukozės į raumenis, kepenis ir riebalinį audinį, taip kaupiasi kraujyje.

Ląstelės, kuriose nėra gliukozės, pradeda gliukogenogenezės procesą ir riebalų bei baltymų skaidymąsi, kad atkurtų jų metabolizmą. Todėl oksaloacetato koncentracijos sumažėjimas ir lipidų oksidacijos padidėjimas.

Tada yra acetil-CoA kaupimasis, kuris, nesant oksaloacetato, negali sekti citrinų rūgšties keliu, sukeldamas didelę ketonų kūnų gamybą, būdingą šiai ligai..

Acetono kaupimasis aptinkamas jo buvimu šlapime ir žmonių, turinčių šią būklę, kvėpavimu, ir iš tiesų yra vienas iš simptomų, rodančių šios ligos pasireiškimą..

Nuorodos

  1. Blázquez Ortiz, C. (2004). Ketogenezė astrocituose: apibūdinimas, reguliavimas ir galimas citoprotekcinis vaidmuo (Disertacija, Universidad Complutense de Madrid, Leidinių tarnyba).
  2. Devlin, T. M. (1992). Biochemijos vadovėlis: su klinikinėmis koreliacijomis.
  3. Garrett, R. H., ir Grisham, C. M. (2008). Biochemija. Thomson Brooks / Cole.
  4. McGarry, J. D., Mannaerts, G. P. ir Foster, D. W. (1977). Galimas malonilo-CoA vaidmuo reguliuojant kepenų riebalų rūgščių oksidaciją ir ketogenezę. Klinikinio tyrimo žurnalas, 60(1), 265-270.
  5. Melo, V., Ruiz, V. M., ir Cuamatzi, O. (2007). Metabolinių procesų biochemija. Reverte.
  6. Nelsonas, D.L., Lehninger, A.L., & Cox, M.M.. Lehninger biochemijos principai. Macmillan.
  7. Pertierra, A. G., Gutiérrez, C. V. ir kt., C. M. (2000). Metabolinės biochemijos pagrindai. Redakcinė „Tébar“.
  8. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biochemija. Red. Panamericana Medical.