Параграф 47. 1. Кетоновые тела

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив не зубрить.

Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

Параграф учебника по биохимии 47.1.
Кетоновые тела:
определение, обмен, синтез, использование, роль, значении при патологии, регуляция обмена.

Содержание параграфа:
47.1.1. Синтез кетоновых тел.
47.2.2. Окисление кетоновых тел.
47.1.3. Кетозы

Определение.
Кетоновые тела – это группа веществ:
ацетон, ;-кетобутират и ;-гидроксибутират.
(Но не у всех из них есть кетогруппы – только у кетобутирата).

Обмен кетоновых тел (КТ).
Обмен конкретного вещества – это
процессы образования (синтеза) и использования вещества.

КТ могут использоваться большинством тканей
для выработки энергии (АТФ)
и тем самым поддерживать жизнь тканей.
Нервная ткань использует кетоновые тела для миелинизации.
(В этом польза КТ).
Но избыток КТ приводит к ацидозу.
(В этом их патогенность).
Синтез КТ называется кетогенезом.

47.1.1. Синтез кетоновых тел (кетогенез).

Кетогенез происходит в печени
(в митохондриях гепатоцитов)
при накоплении в гепатоцитах ацетилКоА,
который образуется в основном из жирных кислот
при ;-окислении
(жирные кислоты поступают из крови,
в которую поступают из белой жировой ткани
или из липопротеинов
при распаде жира – липолизе, п.44.1).

Реакции кетогенеза.

1-я реакция кетогенеза:
из двух молекул ацетилКоА образуется ацето/ацетилКоА.

2-я реакция кетогенеза:
ацето/ацетилКоА вступает в реакцию с третьей молекулой ацетилКоА,
превращаясь в ГМГ-КоА
(;-Гидрокси/;-Метил/ГлутарилКоА:
это тиоэфир глутаровой кислоты
с группой ОН и метильной группами в ; положении)
под действием фермента ГМГ-КоА-синтазы.

3-я реакция: ГМГ-КоА расщепляется
на ацетилКоА и ацетоацетат
(синоним – ;-кето/бутират)
под действием фермента ГМГ-КоА/лиазы.
Ацетоацетат – это первое кетоновое тело.

4-я реакция кетогенеза:
бОльшая часть ацетоацетата вступает в обратимую реакцию в НАДН,
превращаясь в ;-ОН-бутират
(под действием фермента ;-ОН-бутират/дегидрогеназы),
поэтому основное кетоновое тело в крови – это ;-ОН-бутират.

После кетозенеза продукты кетошенеза
;-ОН-бутират и ;-кетобутираты поступают в кровь
и кровотоком доставляются в ткани.

Образование ацетона:

Часть ацетоацетата без участия фермента превращается в ацетон
при отщеплении карбоксильной группы в виде СО2 (при декарбоксилировании).

Ацетон не является кислотой (у него нет -СООН группы),
но избыток ацетона указывает на избыток бутиратов,
которые кислотами являются,
поэтому избыток ацетона (в т.ч. его запах) указывает на ацидоз. 
   
Тут надо добавить таблицу с формулами
«Р е а к ц и и  кетогенеза (синтеза кетоновых тел) в МХ гепатоцитов».
Но пока она в отдельном файле.

47.1.2. Окисление кетоновых тел.
Что происходит с КТ в тканях.

В тканях КТ (бутираты) превращаются в ацетилКоА,
который поступает в ЦТК для выработки АТФ.

Этот путь использования КТ тканями называется окислением КТ
и нужен для получения АТФ в клетках
(окисление ;-кето-бутирата дает 19 молекул АТФ,
а окисление ;-ОН-бутирата дает 21,5 АТФ).

Выработка ацетилКоА из КТ
снижает потребность головного мозга в глюкозе
как субстрате для выработки АТФ,
которая является основным источником ацетилКоА;
но глюкоза должна поступать в нейроны для получения из нее оксалоацетата,
иначе без него ацетилКоА не сможет использоваться в ЦТК.

Второй путь использования кетоновых тел в тканях:
в нервной ткани ацетилКоА,
полученный из кетоновых тел,
используется для синтеза жирных кислот (п.46)
для синтеза липидов миелиновых оболочек (мембран шванновских клеток),
то есть для миелинизации.

Как КТ превращаются в ацетилКоА.

;-ОН бутират превращается в ;-кетобутират
при отщеплении водорода под действием фермента ;-ОН/бутират/дегидрогеназы:

см. п.22 и 21
отщепленные атомы водорода переносятся на НАД+,
превращая его в НАДН, Н+;
использование НАДН, Н+ в ДЦ
дает 2,5 АТФ
(поэтому окисление ;-ОН/бутирата дает на 2,5 АТФ больше,
чем окисление ;-кето/бутирата).

;-кетобутират превращается в ;-кето/бутирил/КоА (=ацетоацетилКоА) одним из двух способов:

- либо вступая в реакцию с КоA
(при этом тратится 1 АТФ,
поэтому этот способ активации менее выгоден, чем следующий; см. 2а),

- либо вступая в реакцию с сукцинилКоА:
;-кетобутират + сукцинилКоА ;
;-кетобутирилКоА + сукцинат; см. 2б.

;-кето/бутирилКоА расщепляется на 2 молекулы ацетилКоА (см. 3),
поступление которых в ЦТК дает 20 молекул АТФ
(по 10 АТФ от каждого ацетилКоА – см. п.21).

Тут надо добавить таблицу с формулами превращений кетоновых тел в ацетилКоА
«Р е а к ц и и  окисления кетоновых тел в тканях»
Но пока она в отдельном файле.

47.1.3. Кетозы

– это состояния, при которых повышена концентрация кетоновых тел в крови
(это повышение называется гипер/кетон/емией)
и присутствуют кетоновые тела в моче
(это называется кетонурией).

Из-за того, что 2 из 3 кетоновых тел (бутираты, но не ацетон) являются кислотами,
их избыток (кетоз) приводит к ацидозу:
чем больше в крови кетоновых тел,
тем сильнее ацидоз
(кислоты при рН около 7 диссоциируют на анион и протон Н+,
ацидозом является накопление именно протонов).

При умеренном ацидозе возникает тошнота,
а сильный ацидоз угрожает жизни
(см. о кетоацидотической коме при СД в п.103).

Кетозы являются результатом повышенного образования кетоновых тел
(результатом усиления кетогенеза).

Причиной усиления кетогенеза является:
увеличение концентрации ацетилКоА в гепатоцитах
из-за активации липолиза в жировой ткани и ГНГ в печени,
что бывает при:

1) при нарушении питания,
при котором употребляется много жиров
при недостаточном употреблении углеводов
(сало без хлеба, жирная колбаса без каши, масло без ничего и т.п.),
так как при этом образуется много ацетилКоА из жира,
но не хватает оксалоацетата из-за дефицита углеводов,
2) при недостатке инсулина при сахарном диабете,
поскольку инсулин мог бы затормозить липолиз и ГНГ),
3) при избытке таких гормонов, как:

1 – катехоламины
(избыток КА бывает у здоровых людей при стрессе
или у больных с гиперфункцией мозгового вещества надпочечников),

2 – глюкагон
(у здоровых при голоде),

3 – йодтиронины
(при гиперфункции ЩВЖ, при тиреотоксикозе),

4 – СТГ
(при гиперфункции гипофиза при акромегалии и при гигантизме).

Таким образом, кетозы бывают и у больных, и у здоровых,
но у здоровых кетозы менее сильные и менее опасны для жизни.

У здоровых кетозы бывают (физиологические кетозы) при:

1) избытке жиров в пище при недостатке углеводов,
2) при стрессе и голоде,
3) при беременности.
Хотя сильный кетоз при беременности является патологией, может быть опасен и т.д.

Патологические кетозы
бывают при лихорадках
и при эндокринных заболеваниях:
- сахарном диабете (см. п. 103),
- акромегалии,
- тиреотоксикозе.

При сильном кетозе бывает появление запаха ацетона,
но отсутствие запаха ацетона не гарантирует отсутствие кетоза:
нужно определять [кетоновых тел] в крови (кетонемию)
и присутствие кетоновых тел в моче (кетонурию).