Ketonlegemer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 5. september 2016; checks kræver 17 redigeringer .

Ketonlegemer (synonym: acetonelegemer , acetone [almindelig medicinsk jargon]) er en gruppe af stofskifteprodukter, der dannes i leveren fra acetyl- CoA [2] :

Historisk baggrund

Tidligere ideer om, at ketonstoffer er mellemprodukter af beta-oxidation af fedtsyrer, viste sig at være forkerte [2] :

Metabolisme af ketonlegemer

Acetone i blodplasma er normalt til stede i ekstremt lave koncentrationer, dannes som følge af spontan decarboxylering af acetoeddikesyre og har ingen sikker fysiologisk betydning [2] Omdannelsen til acetone sker også på grund af acetoacetatdecarboxylases arbejde. (Se Fundamentals of Biochemistry. Nelson, Cox, 2014, v.2, s.252)

Det normale indhold af ketonstoffer i blodplasmaet hos mennesker og de fleste pattedyr (med undtagelse af drøvtyggere) er 1...2 mg% (ifølge acetone). Med en stigning i deres koncentration over 10 ... 15 mg% overvinder de nyretærsklen og bestemmes i urinen . Tilstedeværelsen af ​​ketonstoffer i urinen indikerer altid udviklingen af ​​en patologisk tilstand.

Ketonstoffer syntetiseres i leveren fra acetyl-CoA: [2]

I det første trin syntetiseres acetoacetyl-CoA fra to molekyler af acetyl-CoA. Denne reaktion katalyseres af enzymet acetoacetyl-CoA thiolase: Ac-CoA + Ac-CoA → H3C - CO-CH2- CO -S-CoA . Derefter, under påvirkning af enzymet hydroxymethylglutaryl-CoA-syntase , slutter et andet acetyl-CoA-molekyle sig: H 3 C–CO–CH 2 –CO–S–CoA + Ac–CoA → HOOC–CH 2 –COH(CH 3 )–CH 2 –CO–S–CoA . Den resulterende β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA (HMG-KoA) er i stand til at spaltes i acetoeddikesyre (acetoacetat) og acetyl-CoA under påvirkning af enzymet hydroxymethylglutaryl-CoA-lyase :HOOC−CH2− COH (CH3 ) −CH2 −CO−S−CoA → H3C −CO−CH2 − COOH + Ac — CoA . Eddikesyre er i stand til at blive reduceret med deltagelse af NAD-afhængig D-β-hydroxybutyrat-dehydrogenase ; dette danner D-β-hydroxysmørsyre (D-β-hydroxybutyrat). Enzymet er specifikt for D-stereoisomeren og virker ikke på CoA-estere. [2] H3C - CO-CH2- COOH + NADH → H3C - CHOH -CH2 - COOH . Acetoedikesyre i metabolismeprocessen kan oxideres til acetone med frigivelsen af ​​et kuldioxidmolekyle: [1] H3C − CO−CH2 − COOH → CO2 + H3C − CO − CH3 .

Alternativ rute

Der er en anden vej til syntese af ketonstoffer:

Dannet ved kondensation af to molekyler af acetyl-CoA, er acetoacetyl-CoA i stand til at spalte coenzym A med dannelse af fri acetoeddikesyre [3] . Processen katalyseres af enzymet acetoacetyl-CoA hydrolase (deacylase), men denne vej er ikke essentiel i syntesen af ​​acetoeddikesyre, da deacylaseaktiviteten i leveren er lav. [2] H3C - CO-CH2- CO -S-CoA + H2O → H3C - CO-CH2 - COOH + CoA - SH .

Ketonlegemernes biologiske rolle

I blodplasmaet hos en rask person findes ketonstoffer i meget små koncentrationer. Men under patologiske forhold (langvarig faste, tung fysisk anstrengelse, svær diabetes mellitus ) kan koncentrationen af ​​ketonstoffer stige betydeligt og nå 20 mmol/l (ketonæmi). Ketonæmi , acetonæmi (en stigning i koncentrationen af ​​ketonstoffer i blodet) opstår, når balancen er forstyrret - hastigheden af ​​syntese af ketonstoffer overstiger hastigheden for deres udnyttelse af kroppens perifere væv. [2]

I løbet af de sidste årtier er der akkumuleret beviser, der indikerer vigtigheden af ​​ketonstoffer for at opretholde energibalancen. Ketonlegemer er brændstof til muskelvæv, nyrer og fungerer sandsynligvis som en del af en feedback-reguleringsmekanisme for at forhindre overdreven mobilisering af fedtsyrer fra fedtdepoter. [2] Under faste er ketonlegemer en af ​​de vigtigste energikilder til hjernen . [4] [5] Leveren , der syntetiserer ketonlegemer, er ikke i stand til at bruge dem som energimateriale (har ikke de passende enzymer).

I perifere væv oxideres β-hydroxysmørsyre til acetoeddikesyre, som aktiveres til dannelse af den tilsvarende CoA-ester (acetoacetyl-CoA). Der er to enzymatiske aktiveringsmekanismer: [2]

H 3 C—CO—CH 2 —COOH  ( Eddikesyre )

|

+  ATP  +  HS-CoA  Acyl-CoA-syntetase  →  AMP  +  FF n

↓

H3C - CO-CH2- CO -S-CoA  ( Acetoacetyl-CoA )

HOOC-CH 2 -CH 2 -CO-S-CoA  ( Succinyl-CoA )  +  H 3 C-CO-CH 2 -COOH  ( Eddikesyre )

↓↑

HOOC-CH 2 -CH 2 -COOH  ( succinat )  +  H 3 C-CO-CH 2 -CO-S-CoA  ( Acetoacetyl-CoA )

Acetoacetyl-CoA, der dannes under disse reaktioner, udsættes yderligere for thiolitisk spaltning i mitokondrier med dannelse af to acetyl-CoA-molekyler, som igen er råmaterialet til Krebs -cyklussen (tricarboxylsyrecyklus ), hvor de oxideres til CO 2 og H 2 O.

H3C - CO-CH2- CO -S-CoA  ( Acetoacetyl-CoA )

|

+ HS-CoA  →  H3C — CO—S-CoA

↓

H 3 C-CO-S-CoA  (  Acetyl-CoA )

En stigning i indholdet af ketonstoffer i kroppen kan være forbundet med en mangel på kulhydrater i at forsyne kroppen med energi, og opstår også, når hastigheden af ​​syntese af ketonstoffer overstiger hastigheden for deres udnyttelse.

Laboratoriediagnostik

Til den kvalitative bestemmelse af indholdet af ketonstoffer i urinen i laboratoriet anvendes farveprøver af Lange, Legal, Lestrade og Gerhard.

Noter

  1. ↑ 1 2 Tyukavkina N. A., Baukov Yu. I. Bioorganisk kemi - M .: Medicin, 1985. - 480 s.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Berezov T. T., Korovkin B. F. Biologisk kemi: Lærebog / Pod. udg. acad. USSR Academy of Medical Sciences S. S. Debova. - 2. udgave, revideret. og tilføj - M .: Medicin, - 1990. - 528 s. ISBN 5-225-01515-8 .
  3. ↑ Acetoeddikesyre // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
  4. ↑ Mary K. Campbell, Shawn O. Farrell. Biokemi  (neopr.) . — 5. — Cengage Learning, 2006. - S.  579 . — ISBN 0534405215 .
  5. ↑ Cahill, George F. Fuel Metabolism in Starvation   // Annual Review of Nutrition : journal. - 2006. - Bd. 26 . — S. 1 . - doi : 10.1146/annurev.nutr.26.061505.111258 . Arkiveret fra originalen den 2. december 2011. Arkiveret kopi (ikke tilgængeligt link) . Hentet 22. januar 2011. Arkiveret fra originalen 2. december 2011. 

Se også