Κετονοσώματα

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

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.

Παραγωγή

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

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.