Кетоновые тела
Кето́новые тела́ (синоним: ацето́новые тела, ацето́н [распространённый медицинский жаргонизм]) — группа продуктов обмена веществ, которые образуются в печени из ацетил-КоА:
- ацетон (пропанон) H3C−CO−CH3,
- ацетоуксусная кислота (ацетоацетат) H3C−CO−CH2−COOH,
- бета-оксимасляная кислота (β-гидроксибутират) H3C−CHOH−CH2−COOH.
Историческая справка
Прежние представления о том, что кетоновые тела являются промежуточными продуктами бета-окисления жирных кислот, оказались ошибочными:
- во-первых, в обычных условиях промежуточными продуктами бета-окисления жирных кислот являются КоА-эфиры этих кислот: β-оксибутирил-КоА или ацетоацетил-КоА;
- во-вторых, β-оксибутирил-КоА, образующийся в печени при бета-окислении жирных кислот, имеет L-конфигурацию, в то время как β-оксибутират, обнаруживаемый в крови, представляет собой D-изомер. Именно β-оксибутират D-конфигурации образуется в ходе метаболического пути синтеза β-окси-β-метилглутарил-КоА.
Метаболизм кетоновых тел
Ацетон в плазме крови в норме присутствует в крайне низких концентрациях, образуется в результате спонтанного декарбоксилирования ацетоуксусной кислоты и не имеет определённого физиологического значения. Превращение в ацетон также происходит из-за работы ацетоацетатдекарбоксилазы. (См. Основы биохимии. Нельсон, Кокс, 2014,т.2,с.252)
Нормальное содержание кетоновых тел в плазме крови человека и большинства млекопитающих (за исключением жвачных) составляет 1…2 мг% (по ацетону). При увеличении их концентрации свыше 10…15 мг% они преодолевают почечный порог и определяются в моче. Наличие кетоновых тел в моче всегда указывает на развитие патологического состояния.
Кетоновые тела синтезируются в печени из ацетил-КоА:
- На первом этапе из двух молекул ацетил-КоА синтезируется ацетоацетил-КоА. Данная реакция катализируется ферментом ацетоацетил-КоА-тиолазой:
- Ac−КоА + Ac−КоА → H3C−CO−CH2−CO−S−КоА.
- Затем под влиянием фермента гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы присоединяется ещё одна молекула ацетил-КоА:
- H3C−CO−CH2−CO−S−КоА + Ac−КоА → HOOC−CH2−COH(CH3)−CH2−CO−S−КоА.
- Образовавшийся β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА (HMG-KoA) способен под действием фермента гидроксиметилглутарил-КоА-лиазы расщепляться на ацетоуксусную кислоту (ацетоацетат) и ацетил-КоА:
- HOOC−CH2−COH(CH3)−CH2−CO−S−КоА → H3C−CO−CH2−COOH + Ac—КоА.
- Ацетоуксусная кислота способна восстанавливаться при участии НАД-зависимой D-β-оксибутиратдегидрогеназы; при этом образуется D-β-оксимасляная кислота (D-β-оксибутират). Фермент специфичен по отношению к D-стереоизомеру и не действует на КоА-эфиры.
- H3C−CO−CH2−COOH + NADH → H3C−CHOH−CH2−COOH.
- Ацетоуксусная кислота в процессе метаболизма способна окисляться до ацетона с выделением молекулы углекислого газа:
- H3C−CO−CH2−COOH → CO2 + H3C−CO−CH3.
Альтернативный путь
Существует второй путь синтеза кетоновых тел:
- Образовавшийся путём конденсации двух молекул ацетил-КоА ацетоацетил-КоА способен отщеплять кофермент A с образованием свободной ацетоуксусной кислоты. Процесс катализирует фермент ацетоацетил-КоА-гидролаза (деацилаза), однако данный путь не имеет существенного значения в синтезе ацетоуксусной кислоты, так как активность деацилазы в печени низкая.
- H3C−CO−CH2−CO−S−КоА + H2O → H3C−CO−CH2−COOH + КоА-SH.
Биологическая роль кетоновых тел
В плазме крови здорового человека кетоновые тела содержатся в весьма незначительных концентрациях. Однако при патологических состояниях (длительное голодание, тяжёлая физическая нагрузка, тяжёлая форма сахарного диабета) концентрация кетоновых тел может значительно повышаться и достигать 20 ммоль/л (кетонемия). Кетонемия, ацетонемия (повышение концентрации кетоновых тел в крови) возникает при нарушении равновесия — скорость синтеза кетоновых тел превышает скорость их утилизации периферическими тканями организма.
За последние десятилетия накопились сведения, указывающие на важное значение кетоновых тел в поддержании энергетического баланса. Кетоновые тела — топливо для мышечной ткани, почек и действуют, вероятно, как часть регуляторного механизма с обратной связью, предотвращая излишнюю мобилизацию жирных кислот из жировых депо. Во время голодания кетоновые тела являются одним из основных источников энергии для мозга.Печень, синтезируя кетоновые тела, не способна использовать их в качестве энергетического материала (не располагает соответствующими ферментами).
В периферических тканях β-оксимасляная кислота окисляется до ацетоуксусной кислоты, которая активируется с образованием соответствующего КоА-эфира (ацетоацетил-КоА). Существует два ферментативных механизма активации:
- первый путь — с использованием АТФ и HS-КоА, аналогичный пути активации жирных кислот:
H3C—CO—CH2—COOH (Ацетоуксусная кислота)
|
+ АТФ + HS-КоА Ацил-КоА-синтетаза → АМФ + ФФн
↓
H3C—CO—CH2—CO—S-КоА (Ацетоацетил-КоА)
- второй путь — перенос Коэнзима А от сукцинил-КоА на ацетоуксусную кислоту:
HOOC—CH2—CH2—CO—S-КоА (Сукцинил-КоА) + H3C—CO—CH2—COOH (Ацетоуксусная кислота)
↓↑
HOOC—CH2—CH2—COOH (Сукцинат) + H3C—CO—CH2—CO—S-КоА (Ацетоацетил-КоА)
Образовавшийся в ходе этих реакций ацетоацетил-КоА в дальнейшем подвергается тиолитическому расщеплению в митохондриях с образованием двух молекул ацетил-КоА, которые, в свою очередь, являются сырьём для цикла Кребса (цикл трикарбоновых кислот), где окисляются до CO2 и H2O.
H3C—CO—CH2—CO—S-КоА (Ацетоацетил-КоА)
|
+ HS-КоА → H3C—CO—S-КоА
↓
H3C—CO—S-КоА ( Ацетил-КоА)
Повышение содержания кетоновых тел в организме может быть связано с дефицитом углеводов в обеспечении организма энергией, а также происходит, когда скорость синтеза кетоновых тел превышает скорость их утилизации.
Лабораторная диагностика
Для качественного определения содержания кетоновых тел в моче в лабораторных условиях используются цветные пробы Ланге, Легаля, Лестраде и Герхарда.
Примечания
- Тюкавкина Н. А., Бауков Ю. И. Биоорганическая химия.— М.: Медицина, 1985.— 480 с.
- Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия: Учебник / Под. ред. акад. АМН СССР С. С. Дебова.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Медицина,— 1990.— 528 с. ISBN 5-225-01515-8.
- Ацетоуксусная кислота // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Mary K. Campbell, Shawn O. Farrell. Biochemistry (неопр.). — 5th. — [англ.], 2006. — С. 579. — ISBN 0534405215.
- Cahill, George F. Fuel Metabolism in Starvation (англ.) // [англ.] : journal. — 2006. — Vol. 26. — P. 1. — doi:10.1146/annurev.nutr.26.061505.111258. Архивировано из оригинала 2 декабря 2011 года. Архивированная копия. Дата обращения: 22 января 2011. Архивировано 2 декабря 2011 года.
См. также
- Биохимический анализ крови
- Клинический анализ мочи
- Кетоацидоз
- Ацетонемический синдром у детей
- Синдром хронической передозировки инсулина
- Цикл трикарбоновых кислот
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Кетоновые тела, Что такое Кетоновые тела? Что означает Кетоновые тела?
Keto novye tela sinonim aceto novye tela aceto n rasprostranyonnyj medicinskij zhargonizm gruppa produktov obmena veshestv kotorye obrazuyutsya v pecheni iz acetil KoA aceton propanon H3C CO CH3 acetouksusnaya kislota acetoacetat H3C CO CH2 COOH beta oksimaslyanaya kislota b gidroksibutirat H3C CHOH CH2 COOH Himicheskaya struktura tryoh ketonovyh tel aceton acetouksusnaya i beta oksimaslyanaya kislotyIstoricheskaya spravkaPrezhnie predstavleniya o tom chto ketonovye tela yavlyayutsya promezhutochnymi produktami beta okisleniya zhirnyh kislot okazalis oshibochnymi vo pervyh v obychnyh usloviyah promezhutochnymi produktami beta okisleniya zhirnyh kislot yavlyayutsya KoA efiry etih kislot b oksibutiril KoA ili acetoacetil KoA vo vtoryh b oksibutiril KoA obrazuyushijsya v pecheni pri beta okislenii zhirnyh kislot imeet L konfiguraciyu v to vremya kak b oksibutirat obnaruzhivaemyj v krovi predstavlyaet soboj D izomer Imenno b oksibutirat D konfiguracii obrazuetsya v hode metabolicheskogo puti sinteza b oksi b metilglutaril KoA Metabolizm ketonovyh telAcetil KoA Aceton v plazme krovi v norme prisutstvuet v krajne nizkih koncentraciyah obrazuetsya v rezultate spontannogo dekarboksilirovaniya acetouksusnoj kisloty i ne imeet opredelyonnogo fiziologicheskogo znacheniya Prevrashenie v aceton takzhe proishodit iz za raboty acetoacetatdekarboksilazy Sm Osnovy biohimii Nelson Koks 2014 t 2 s 252 Normalnoe soderzhanie ketonovyh tel v plazme krovi cheloveka i bolshinstva mlekopitayushih za isklyucheniem zhvachnyh sostavlyaet 1 2 mg po acetonu Pri uvelichenii ih koncentracii svyshe 10 15 mg oni preodolevayut pochechnyj porog i opredelyayutsya v moche Nalichie ketonovyh tel v moche vsegda ukazyvaet na razvitie patologicheskogo sostoyaniya Ketonovye tela sinteziruyutsya v pecheni iz acetil KoA Na pervom etape iz dvuh molekul acetil KoA sinteziruetsya acetoacetil KoA Dannaya reakciya kataliziruetsya fermentom acetoacetil KoA tiolazoj Ac KoA Ac KoA H3C CO CH2 CO S KoA dd Zatem pod vliyaniem fermenta gidroksimetilglutaril KoA sintazy prisoedinyaetsya eshyo odna molekula acetil KoA H3C CO CH2 CO S KoA Ac KoA HOOC CH2 COH CH3 CH2 CO S KoA dd Obrazovavshijsya b gidroksi b metilglutaril KoA HMG KoA sposoben pod dejstviem fermenta gidroksimetilglutaril KoA liazy rassheplyatsya na acetouksusnuyu kislotu acetoacetat i acetil KoA HOOC CH2 COH CH3 CH2 CO S KoA H3C CO CH2 COOH Ac KoA dd Acetouksusnaya kislota sposobna vosstanavlivatsya pri uchastii NAD zavisimoj D b oksibutiratdegidrogenazy pri etom obrazuetsya D b oksimaslyanaya kislota D b oksibutirat Ferment specifichen po otnosheniyu k D stereoizomeru i ne dejstvuet na KoA efiry H3C CO CH2 COOH NADH H3C CHOH CH2 COOH dd Acetouksusnaya kislota v processe metabolizma sposobna okislyatsya do acetona s vydeleniem molekuly uglekislogo gaza H3C CO CH2 COOH CO2 H3C CO CH3 dd Alternativnyj put Sushestvuet vtoroj put sinteza ketonovyh tel Obrazovavshijsya putyom kondensacii dvuh molekul acetil KoA acetoacetil KoA sposoben otsheplyat koferment A s obrazovaniem svobodnoj acetouksusnoj kisloty Process kataliziruet ferment acetoacetil KoA gidrolaza deacilaza odnako dannyj put ne imeet sushestvennogo znacheniya v sinteze acetouksusnoj kisloty tak kak aktivnost deacilazy v pecheni nizkaya H3C CO CH2 CO S KoA H2O H3C CO CH2 COOH KoA SH dd Biologicheskaya rol ketonovyh telV plazme krovi zdorovogo cheloveka ketonovye tela soderzhatsya v vesma neznachitelnyh koncentraciyah Odnako pri patologicheskih sostoyaniyah dlitelnoe golodanie tyazhyolaya fizicheskaya nagruzka tyazhyolaya forma saharnogo diabeta koncentraciya ketonovyh tel mozhet znachitelno povyshatsya i dostigat 20 mmol l ketonemiya Ketonemiya acetonemiya povyshenie koncentracii ketonovyh tel v krovi voznikaet pri narushenii ravnovesiya skorost sinteza ketonovyh tel prevyshaet skorost ih utilizacii perifericheskimi tkanyami organizma Za poslednie desyatiletiya nakopilis svedeniya ukazyvayushie na vazhnoe znachenie ketonovyh tel v podderzhanii energeticheskogo balansa Ketonovye tela toplivo dlya myshechnoj tkani pochek i dejstvuyut veroyatno kak chast regulyatornogo mehanizma s obratnoj svyazyu predotvrashaya izlishnyuyu mobilizaciyu zhirnyh kislot iz zhirovyh depo Vo vremya golodaniya ketonovye tela yavlyayutsya odnim iz osnovnyh istochnikov energii dlya mozga Pechen sinteziruya ketonovye tela ne sposobna ispolzovat ih v kachestve energeticheskogo materiala ne raspolagaet sootvetstvuyushimi fermentami V perifericheskih tkanyah b oksimaslyanaya kislota okislyaetsya do acetouksusnoj kisloty kotoraya aktiviruetsya s obrazovaniem sootvetstvuyushego KoA efira acetoacetil KoA Sushestvuet dva fermentativnyh mehanizma aktivacii pervyj put s ispolzovaniem ATF i HS KoA analogichnyj puti aktivacii zhirnyh kislot H3C CO CH2 COOH Acetouksusnaya kislota ATF HS KoA Acil KoA sintetaza AMF FFn H3C CO CH2 CO S KoA Acetoacetil KoA vtoroj put perenos Koenzima A ot sukcinil KoA na acetouksusnuyu kislotu HOOC CH2 CH2 CO S KoA Sukcinil KoA H3C CO CH2 COOH Acetouksusnaya kislota HOOC CH2 CH2 COOH Sukcinat H3C CO CH2 CO S KoA Acetoacetil KoA Obrazovavshijsya v hode etih reakcij acetoacetil KoA v dalnejshem podvergaetsya tioliticheskomu rasshepleniyu v mitohondriyah s obrazovaniem dvuh molekul acetil KoA kotorye v svoyu ochered yavlyayutsya syryom dlya cikla Krebsa cikl trikarbonovyh kislot gde okislyayutsya do CO2 i H2O H3C CO CH2 CO S KoA Acetoacetil KoA HS KoA H3C CO S KoA H3C CO S KoA Acetil KoA Povyshenie soderzhaniya ketonovyh tel v organizme mozhet byt svyazano s deficitom uglevodov v obespechenii organizma energiej a takzhe proishodit kogda skorost sinteza ketonovyh tel prevyshaet skorost ih utilizacii Laboratornaya diagnostikaDlya kachestvennogo opredeleniya soderzhaniya ketonovyh tel v moche v laboratornyh usloviyah ispolzuyutsya cvetnye proby Lange Legalya Lestrade i Gerharda PrimechaniyaTyukavkina N A Baukov Yu I Bioorganicheskaya himiya M Medicina 1985 480 s Berezov T T Korovkin B F Biologicheskaya himiya Uchebnik Pod red akad AMN SSSR S S Debova 2 e izd pererab i dop M Medicina 1990 528 s ISBN 5 225 01515 8 Acetouksusnaya kislota Enciklopedicheskij slovar Brokgauza i Efrona v 86 t 82 t i 4 dop SPb 1890 1907 Mary K Campbell Shawn O Farrell Biochemistry neopr 5th angl 2006 S 579 ISBN 0534405215 Cahill George F Fuel Metabolism in Starvation angl angl journal 2006 Vol 26 P 1 doi 10 1146 annurev nutr 26 061505 111258 Arhivirovano iz originala 2 dekabrya 2011 goda Arhivirovannaya kopiya neopr Data obrasheniya 22 yanvarya 2011 Arhivirovano 2 dekabrya 2011 goda Sm takzheBiohimicheskij analiz krovi Klinicheskij analiz mochi Ketoacidoz Acetonemicheskij sindrom u detej Sindrom hronicheskoj peredozirovki insulina Cikl trikarbonovyh kislot
