Τα κετονοσώματα είναι προϊόντα του μεταβολισμού των λιπαρών οξέων, όταν αυτά διασπώνται στο ήπαρ για να δώσουν ενέργεια σε περιπτώσεις έλλειψης υδατανθράκων. Αυτά είναι το ακετοξικό, το β-υδροξυβουτυρικό και η ακετόνη. Το ακετυοξικό και το β-υδροξυβουτυρικό χρησιμοποιούνται κατά προτίμηση ως καύσιμα από την καρδιά και τον νεφρικό φλοιό, ενώ σε περιπτώσεις ανάγκης, ο εγκέφαλος μπορεί να χρησιμοποιήσει για πηγή ενέργειας τα κετονοσώματα.

Η χημική δομή των κετονοσωμάτων. Από πάνω προς τα κάτω: ακετόνη, ακετοξικό και β-υδροξυβουτυρικό οξύ

Παραγωγή

Επεξεργασία

Τα κετονοσώματα παράγονται από το ακέτυλο-CoA στα μιτοχόνδρια των κυττάρων του ήπατος όταν υπάρχει έλλειψη υδατανθράκων και η παραγωγή ενέργειας γίνεται από τα λιπαρά οξέα. Σε περιπτώσεις έλλειψης υδατανθράκων, το οξαλοξικό οξύ είναι μειωμένο, καθώς χρησιμοποιείται για την παραγωγή γλυκόζης, και δεν επαρκεί για την είσοδο των ακέτυλο-CoA στο κύκλο του κιτρικού οξέος. Σε αυτή την περίπτωση το ακέτυλο-CoA εκτρέπεται σε άλλη μεταβολική οδό και τελικά οδηγεί στο σχηματισμό των κετονοσωμάτων.

Στο πρώτο βήμα στο σχηματισμό των κετονοσωμάτων, δύο μόρια ακέτυλο-CoA συμπυκνώνονται και σχηματίζουν το ακετοακέτυλο-CoA από το ένζυμο θειολάση. Στη συνέχεια, αντιδρά με ένα ακόμη ακέτυλο-Coa και νερό και σχηματίζεται 3-υδροξυ-3-μεθυλογλουταρυλο-CoA, το οποίο στη συνέχεια διασπάται σε ακετυλο-CoA και ακετοξικό. Στην συνέχεια, το ακετοξικό ανάγεται σε β-υδροξυβουτυρικό στη μήτρα του μιτοχονδρίου με τη χρήση ενός NADH. Ο λόγος NADH/NAD+ καθορίζει αν θα γίνει ή όχι η αντίδραση. Επίσης, το ακετοξικό οξύ λόγω της χημικής δομής του, υφίσταται μια αργή αποκαρβοξυλίωση προς σχηματισμό ακετόνης. Η ακετόνη στη συνέχεια αποβάλλεται μέσω των ούρων ή της αναπνοής και αυτή η απώλεια είναι που οδηγεί στη μείωση του βάρους στις κετογενικές δίαιτες.

Χρήση ως πηγή ενέργειας

Επεξεργασία

Αν και αποτελούν παραπροϊόντα του μεταβολισμού, κάποιοι ιστοί μπορούν να χρησιμοποιήσουν το ακετοξικό και το β-υδροξυβουτυρικό ως πηγή ενέργειας. Το β-υδροξυβουτυρικό μετατρέπεται ξανά σε ακετοξικό, το οποίο ενεργοποιείται με την προσθήκη του συνενζύμου α από ένα ηλέκτρυλο-CoA από μια ειδική μεταφοράση, η οποία όμως δεν υπάρχει στο ήπαρ. Στη συνέχεια το ακετοξικό διασπάται σε μόρια ακέτυλο-CoA με θειόλυση, τα οποία μπορούν να παράγουν ενέργεια μέσω του κύκλου του κιτρικού οξέως. Η υψηλή συγκέντρωση ακετοξικού στο αίμα μειώνει το ρυθμό λιπόλυσης στο λιπώδη ιστό. Ιστοί που χρησιμοποιούν κετονοσώματα για την παραγωγή ενέργειας είναι η καρδιά και ο φλοιός του νεφρού. Αυτοί οι ίστοι προτιμούν τα κετονοσώματα έναντι της γλυκόζης. Κετονοσωμάτα χρησιμοποιεί και ο εγκέφαλος για πηγή ενέργειας σε περιπτώσεις ασιτίας ή διαβήτη.

  • Stryer Lubert, Berg Jeremy, John Tymoczki (2011). Βιοχημεία. Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης. σελίδες 692–4. ISBN 978-960-524-190-2.