Ketonkörper - Wikipedia

Ketonkörper sind drei wasserlösliche Moleküle (Acetoacetat, beta-Hydroxybutyrat und deren spontanes Abbauprodukt, Aceton), die die Ketongruppe enthalten, die von der Leber aus Fettsäuren ^[1] während Essensarmut gebildet werden Einnahme (Fasten), restriktive Kohlenhydratdiäten, Hungern, längeres intensives Training, ^[2] Alkoholismus oder bei unbehandeltem (oder unzureichend behandeltem) Typ-1-Diabetes mellitus. Diese Ketonkörper werden leicht von den extrahepatischen Geweben (Gewebe außerhalb der Leber) aufgenommen und in Acetyl-CoA umgewandelt, das dann in den Zitronensäurezyklus gelangt und in den Mitochondrien zur Energiegewinnung oxidiert wird. ^[3] Im Gehirn: Ketonkörper werden auch zur Herstellung von Acetyl-CoA zu langkettigen Fettsäuren verwendet.

Ketonkörper werden von der Leber unter den oben genannten Umständen produziert (dh Fasten, Hungern, Diäten mit niedrigem Kohlenhydratgehalt, längere Bewegung und unbehandelter Typ-1-Diabetes mellitus) als Folge einer intensiven Glukoneogenese, dh der Glukoseproduktion aus Kohlenhydratquellen (ohne Fettsäuren). ^[1] Sie werden daher immer zusammen mit neu produziertem Glukose vom Blut in die Leber freigesetzt, nachdem die Glykogenspeicher der Leber erschöpft sind (diese Glykogenspeicher sind innerhalb der ersten 24 Stunden des Fastens erschöpft). ^[1]

Wenn zwei Acetyl-CoA-Moleküle ihre -CoAs (oder Co-Enzym-A-Gruppen) verlieren, können sie ein (kovalentes) Dimer bilden, das als Acetoacetat bezeichnet wird. Beta-Hydroxybutyrat ist eine reduzierte Form von Acetoacetat, bei der die Ketongruppe in eine Alkohol- (oder Hydroxyl-) Gruppe umgewandelt wird (siehe Abbildung rechts). Beide sind 4-Kohlenstoff-Moleküle, die von den meisten Körpergeweben mit Ausnahme der Leber leicht in Acetyl-CoA umgewandelt werden können. Aceton ist die decarboxylierte Form von Acetoacetat, die nicht in Acetyl-CoA umgewandelt werden kann, außer durch Entgiftung in der Leber, wo es in Milchsäure umgewandelt wird, die wiederum zu Pyruvinsäure und erst dann zu Acetyl-CoA oxidiert werden kann.

Ketonkörper haben einen charakteristischen Geruch, der im Atem von Personen mit Ketose und Ketoazidose leicht nachgewiesen werden kann. Es wird oft als fruchtig oder wie Nagellackentferner beschrieben (der normalerweise Aceton oder Ethylacetat enthält).

Neben den drei endogenen Ketonkörpern Aceton, Acetoessigsäure und beta -Hydroxybuttersäure, ^[4] anderen Ketonkörpern wie beta -ketopentanoat und beta -Hydroxypentanoat kann als Folge des Stoffwechsels synthetischer Triglyceride wie Triheptanoin entstehen.
Produktion

Produktion [ edit ]

In Fettgewebe gespeicherte Fette werden aus den Fettzellen als freie Fettsäuren und Glycerin in das Blut freigesetzt, wenn der Insulinspiegel niedrig ist und der Glucagon- und Epinephrin-Spiegel niedrig ist das Blut ist hoch Dies tritt zwischen den Mahlzeiten während des Fastens, Hungers und anstrengenden Trainings auf, wenn der Blutzuckerspiegel wahrscheinlich sinkt. Fettsäuren sind sehr energiereiche Brennstoffe und werden von allen metabolisierenden Zellen mit Mitochondrien aufgenommen. Denn Fettsäuren können nur in den Mitochondrien metabolisiert werden. ^[1][5] Erythrozyten enthalten keine Mitochondrien und sind daher für ihren Energiebedarf vollständig auf anaerobe Glykolyse angewiesen. In allen anderen Geweben werden die Fettsäuren, die in die metabolisierenden Zellen gelangen, mit dem Co-Enzym A kombiniert, um Acyl-CoA-Ketten zu bilden. Diese werden in die Mitochondrien der Zellen überführt, wo sie durch eine als β-Oxidation bekannte Reaktionsfolge in Acetyl-CoA-Einheiten zerlegt werden. ^{[1] [5]} 19659005] Das durch β-Oxidation erzeugte Acetyl-CoA gelangt durch Zusammenfügen mit Oxalacetat unter Bildung von Citrat in den Zitronensäurezyklus des Mitochondriums. Dies führt zur vollständigen Verbrennung der Acetylgruppe von Acetyl-CoA (siehe Diagramm oben rechts) zu CO ₂ und Wasser. Die dabei freiwerdende Energie wird in Form von 1 GTP und 11 ATP-Molekülen pro oxidierter Acetylgruppe (oder Essigsäuremolekül) aufgefangen. ^[1][5] Dies ist das Schicksal von Acetyl-CoA, wenn keine β-Oxidation von Fettsäuren stattfindet unter bestimmten Umständen in der Leber. In der Leber wird Oxaloacetat während des Fastens, Hungers, einer kohlenhydratarmen Diät, länger anstrengenden körperlichen Anstrengung und bei unkontrolliertem Typ-1-Diabetes mellitus ganz oder teilweise in den gluconeogenen Weg geleitet. Unter diesen Umständen wird Oxalacetat zu Malat hydriert, das dann aus dem Mitochondrium entfernt wird, um im Zytoplasma der Leberzellen in Glukose umgewandelt zu werden, von wo aus die Glukose in das Blut freigesetzt wird. ^[1] In der Leber ist daher kein Oxalacetat verfügbar zur Kondensation mit Acetyl-CoA, wenn eine signifikante Gluconeogenese durch niedriges (oder fehlendes) Insulin und hohe Glucagonkonzentrationen im Blut stimuliert wurde. Unter diesen Umständen wird Acetyl-CoA zur Bildung von Acetoacetat und Beta-Hydroxybutyrat umgeleitet. ^[1] Acetoacetat, Beta-Hydroxybutyrat und ihr spontanes Abbauprodukt Aceton ^[6] sind als Ketonkörper bekannt. Die Ketonkörper werden von der Leber an das Blut abgegeben. Alle Zellen mit Mitochondrien können Ketonkörper aus dem Blut aufnehmen und in Acetyl-CoA umwandeln, das dann als Brennstoff in ihren Zitronensäurezyklen verwendet werden kann, da kein anderes Gewebe sein Oxalacetat auf die Art und Weise in den gluconeogenen Weg ableiten kann Leber tut das. Im Gegensatz zu den freien Fettsäuren können Ketonkörper die Blut-Hirn-Schranke überwinden und stehen daher als Brennstoff für die Zellen des Zentralnervensystems zur Verfügung, indem sie Glucose ersetzen, auf der diese Zellen normalerweise überleben. ^[1] Das Vorkommen von hoch Die Konzentrationen der Ketonkörper im Blut während des Hungers, eine kohlenhydratarme Diät und länger anhaltende schwere körperliche Betätigung können zu Ketose führen und in ihrer extremen Form bei einem außer Kontrolle geratenen Typ-1-Diabetes mellitus als Ketoazidose.

Acetoacetat hat einen sehr charakteristischen Geruch für Menschen, die diesen Geruch wahrnehmen können, der während der Ketose im Atem und im Urin auftritt. Andererseits können die meisten Menschen Aceton riechen, dessen "süßer & fruchtiger" Geruch auch den Atem von Personen bei Ketose oder insbesondere Ketoazidose charakterisiert. ^[7]

Verwendungen von Herz, Gehirn und Muskeln (aber nicht der Leber) [19659012] edit ]

Ketonkörper können als Treibstoffe verwendet werden, wobei 2 GTP- und 22 ATP-Moleküle pro Acetoacetat-Molekül entstehen, wenn sie in den Mitochondrien oxidiert werden. Ketonkörper werden von der Leber zu anderen Geweben transportiert, wo Acetoacetat und -Hydroxybutyrat in Acetyl-CoA umgewandelt werden können, um reduzierende Äquivalente (NADH und FADH ₂ ) über die Zitronensäure herzustellen Säurekreislauf. Ketonkörper können von der Leber nicht als Brennstoff verwendet werden, da der Leber das Enzym β-Ketoacyl-CoA-Transferase, auch Thiophorase genannt, fehlt. Aceton in geringen Konzentrationen wird von der Leber aufgenommen und durch den Methylglyoxalweg, der mit Laktat endet, entgiftet. Aceton in hohen Konzentrationen aufgrund eines längeren Fastens oder einer ketogenen Diät wird von anderen Zellen als denen in der Leber aufgenommen und geht über 1,2-Propandiol in einen anderen Weg. Obwohl der Weg einer anderen Reihe von Schritten folgt, die ATP erfordern, kann 1,2-Propandiol in Pyruvat umgewandelt werden. ^[8]

Das Herz verwendet vorzugsweise Fettsäuren unter normalen physiologischen Bedingungen als Brennstoff. Unter ketotischen Bedingungen kann das Herz jedoch Ketonkörper effektiv für diesen Zweck verwenden. ^[9]

Das Gehirn erhält einen Teil seines Brennstoffbedarfs von Ketonkörpern, wenn Glukose weniger zur Verfügung steht als normal (z , während des Fastens, anstrengende Bewegung, kohlenhydratarme Ernährung, ketogene Ernährung und bei Neugeborenen). Bei einer niedrigen Glukosekonzentration im Blut verfügen die meisten anderen Gewebe neben Ketonkörpern und Glukose (wie Fettsäuren) über alternative Treibstoffquellen, aber das Gehirn muss Glukose zwingend vorschreiben. ^[10] After the diet geändert, um die Blutzuckerausnutzung für 3 Tage zu senken, erhält das Gehirn 25% seiner Energie aus Ketonkörpern. ^[11] Nach etwa 4 Tagen steigt dieser Wert auf 70% ^[12] (während des Anfangsstadiums verbrennt das Gehirn keine Ketone , da sie ein wichtiges Substrat für die Lipidsynthese im Gehirn sind). Außerdem können aus Omega-3-Fettsäuren hergestellte Ketone die kognitive Verschlechterung im Alter verringern. ^[13]

Ketose und Ketoazidose [ edit

Bei normalen Individuen gibt es eine konstante Produktion von Keton Körper durch die Leber und ihre Verwendung durch extrahepatische Gewebe. Die Konzentration der Ketonkörper im Blut wird um 1 mg / dl aufrechterhalten. Ihre Ausscheidung im Urin ist durch Routine-Urintests (Rotheras Test) sehr gering und nicht nachweisbar. ^[14]

Wenn die Synthesegeschwindigkeit von Ketonkörpern die Verwendungsrate übersteigt, steigt ihre Konzentration im Blut; Dies ist bekannt als Ketonämie . Ketonurie - Ausscheidung von Ketonkörpern im Urin. Das Gesamtbild von Ketonämie und Ketonurie wird allgemein als Ketose bezeichnet. Der Geruch von Acetoacetat und / oder Aceton im Atemzug ist ein übliches Merkmal bei der Ketose.

Wenn ein Typ-1-Diabetiker unter einem biologischen Stressereignis leidet (Infektion, Herzinfarkt oder körperliches Trauma) oder nicht genügend Insulin verabreicht, kann er in den pathologischen Zustand einer hyperglykämischen Ketoazidose geraten. Unter diesen Umständen veranlassen die niedrigen oder fehlenden Insulinspiegel im Blut, zusammen mit den unangemessen hohen Glucagonkonzentrationen ^[15] die Leber dazu, Glukose mit einer unangemessen erhöhten Rate zu produzieren, was Acetyl-CoA verursacht, das aus der Beta-Oxidation von Fettsäuren resultiert in Ketonkörper umgewandelt werden. Die daraus resultierenden sehr hohen Ketonkörper senken den pH-Wert des Blutplasmas, wodurch die Nieren reflexartig einen sehr sauren Urin ausscheiden. Die hohen Glukose- und Ketonspiegel im Blut laufen auch passiv in den Urin ein (die Fähigkeit der Nierentubuli, Glukose und Ketone aus der Röhrchenflüssigkeit wieder zu absorbieren, und wird durch die hohen Volumina dieser Substanzen, die in die Röhrenflüssigkeit gefiltert werden, überwältigt ). Die resultierende osmotische Diurese von Glukose bewirkt die Entfernung von Wasser und Elektrolyten aus dem Blut, was zu einer tödlichen Austrocknung führen kann.

Personen, die eine kohlenhydratarme Diät einhalten, entwickeln auch eine Ketose. Diese induzierte Ketose wird manchmal als Ernährungsketose bezeichnet, aber die Konzentration der Ketonkörper liegt in der Größenordnung von 0,5-5 mM während die pathologische Ketoazidose 15-25 mM ist.

Der Prozess der Ketose wird derzeit auf Wirksamkeit bei der Linderung der Symptome der Alzheimer-Krankheit untersucht. ^[16]

Siehe auch edit

References [[19456501]] ]

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Externe Links [ edit ]