KETOGENEZ: VÜCUT TIPLERI, SENTEZI VE BOZULMASI - BIYOLOJI - 2025

Ketojenez birlikte keton gövdeleri olarak adlandırılan asetoasetat, β-hidroksibütirat ve aseton elde edildiği bir süreçtir. Bu karmaşık ve iyi düzenlenmiş mekanizma, mitokondride, yağ asitlerinin katabolizmasından meydana gelir.

Keton cisimlerinin elde edilmesi, vücut kapsamlı oruç sürelerine tabi tutulduğunda gerçekleşir. Bu metabolitler çoğunlukla karaciğer hücrelerinde sentezlenmelerine rağmen iskelet kası gibi çeşitli dokularda, kalp ve beyin dokularında önemli bir enerji kaynağı olarak bulunurlar.

Kaynak: Sav vas

Β-Hidroksibutirat ve asetoasetat, kalp kası ve böbreğin korteksinde substrat olarak kullanılan metabolitlerdir. Beyindeki keton cisimleri, vücut glikoz deposunu tükettiğinde önemli enerji kaynakları haline gelir.

Genel özellikleri

Ketogenez, çok önemli bir fizyolojik fonksiyon veya metabolik yol olarak kabul edilir. Yağ asitlerini metabolize edebilen diğer dokularda da yapılabileceği gösterilmiş olmasına rağmen, bu mekanizma genellikle karaciğerde gerçekleşir.

Keton cisimlerinin oluşumu, asetil-CoA'nın ana metabolik türevidir. Bu metabolit, yağ asitlerinin bozunması olan metabo-oksidasyon olarak bilinen metabolik yoldan elde edilir.

Β-oksidasyonun meydana geldiği dokularda glikoz mevcudiyeti, asetil-CoA'nın metabolik kaderini belirler. Belirli durumlarda, oksitlenmiş yağ asitleri neredeyse tamamen keton cisimlerinin sentezine yöneliktir.

Keton cisimlerinin türleri ve özellikleri

Ana keton gövdesi, çoğunlukla karaciğer hücrelerinde sentezlenen asetoasetat veya asetoasetik asittir. Keton cisimlerini oluşturan diğer moleküller asetoasetattan türetilir.

Asetoasetik asidin indirgenmesi, ikinci keton gövdesi olan D-β-hidroksibutirata yol açar. Aseton, kanda yüksek konsantrasyonlarda bulunduğunda asetoasetatın kendiliğinden dekarboksilasyon reaksiyonu ile üretilen (bu nedenle herhangi bir enzimin müdahalesini gerektirmeyen) bozunması zor bir bileşiktir.

Keton cisimciklerinin tanımı, kesinlikle speaking-hidroksibutiratın bir keton fonksiyonuna sahip olmadığı için konvansiyonla sağlanmıştır. Bu üç molekül suda çözünür ve kanda taşınmalarını kolaylaştırır. Ana işlevi iskelet ve kalp kası gibi belirli dokulara enerji sağlamaktır.

Keton cisimciklerinin oluşumunda yer alan enzimler esas olarak karaciğer ve böbrek hücrelerinde bulunur ve bu, bu iki bölgenin neden bu metabolitlerin ana üreticileri olduğunu açıklar. Sentezi, yalnızca ve münhasıran hücrelerin mitokondriyal matrisinde gerçekleşir.

Bu moleküller sentezlendikten sonra kan dolaşımına geçerek kendilerine ihtiyaç duyan dokulara giderler ve burada asetil-CoA'ya indirgenirler.

Keton cisimciklerinin sentezi

Ketogenez koşulları

Β-oksidasyondan kaynaklanan asetil-CoA'nın metabolik kaderi vücudun metabolik gereksinimlerine bağlıdır. Bu CO oksitlenir ₂ ve H ₂ lipit ve karbohidrat metabolizması sabit gövdesi ise O, sitrik asit döngüsünün ya da yağlı asitlerin sentezi yoluyla.

Vücudun karbonhidrat oluşumuna ihtiyacı olduğunda, sitrik asit döngüsünü başlatmak yerine oksaloasetat glikoz üretimi (glikoneojenez) için kullanılır. Bu, belirtildiği gibi, uzun süreli açlık veya diyabet varlığı gibi durumlarda vücudun glikoz elde edememesi durumunda ortaya çıkar.

Bundan dolayı, yağ asitlerinin oksidasyonundan kaynaklanan asetil-CoA, keton cisimciklerinin üretiminde kullanılır.

mekanizma

Ketogenez süreci, β-oksidasyon ürünlerinden başlar: asetasetil-CoA veya asetil-CoA. Substrat asetil-CoA olduğunda, ilk adım asetasetil-CoA üretmek için asetil-CoA transferaz tarafından katalize edilen bir reaksiyon olan iki molekülün yoğunlaşmasından oluşur.

Asetasetil-CoA, HMG-CoA (β-hidroksi-β-metilglutaril-CoA) üretmek için HMG-CoA sentazın etkisiyle üçüncü bir asetil-CoA ile yoğunlaştırılır. HMG-CoA, HMG-CoA liyazın etkisiyle asetoasetata ve asetil-CoA'ya indirgenir. Bu şekilde ilk keton gövdesi elde edilir.

Asetoasetat, β-hidroksibütirat dehidrojenazın müdahalesi ile β-hidroksibutirata indirgenir. Bu reaksiyon NADH'ye bağlıdır.

Ana asetoasetat keton gövdesi, enzimatik olmayan dekarboksilasyona maruz kalan bir β-keto asittir. Bu işlem basittir ve aseton ve CO ₂ üretir _.

Bu reaksiyon dizisi böylece keton cisimciklerine yol açar. Suda çözünür olan bunlar, sulu ortamda çözünmeyen yağ asitlerinde olduğu gibi, bir albümin yapısına sabitlenmeye gerek kalmadan kan dolaşımı yoluyla kolayca taşınabilir.

Β-oksidasyon ve ketogenez ilişkilidir

Yağ asidi metabolizması, ketogenez için substratlar üretir, bu nedenle bu iki yol, işlevsel olarak ilişkilidir.

Asetoasetil-CoA,-oksidasyonun ilk enzimi olan asil-CoA dehidrojenazın aktivitesini durdurduğu için yağ asidi metabolizmasının bir inhibitörüdür. Ayrıca, asetil-CoA transferaz ve HMG-CoA sentaz üzerinde de inhibisyon uygular.

CPT-I (β-oksidasyonda açil karnitin üretiminde rol oynayan bir enzim) tarafından ikincil hale getirilen HMG-CoA sentaz enzimi, yağ asitlerinin oluşumunda önemli bir düzenleyici rol oynar.

Β-oksidasyonun düzenlenmesi ve ketogenez üzerindeki etkisi

Organizmaların beslenmesi, karmaşık bir dizi hormonal sinyali düzenler. Diyette tüketilen karbonhidratlar, amino asitler ve lipitler, yağ dokusunda triasilgliseroller şeklinde biriktirilir. Anabolik bir hormon olan insülin, lipitlerin sentezinde ve triasilgliserollerin oluşumunda rol oynar.

Mitokondriyal seviyede,-oksidasyon, bazı substratların mitokondriye girişi ve katılımı ile kontrol edilir. CPT I enzimi, sitosolik Asil CoA'dan Asil Karnitini sentezler.

Vücut beslendiğinde, Asetil-CoA karboksilaz aktive olur ve sitrat CPT I seviyelerini yükseltirken, fosforilasyonu (siklik AMP'ye bağlı reaksiyon) azalır.

Bu, yağ asitlerinin sentezini uyaran ve oksidasyonunu engelleyen ve boş bir döngünün oluşmasını engelleyen bir malonil CoA birikmesine neden olur.

Açlık durumunda, karboksilaz aktivitesi çok düşüktür çünkü CPT I enziminin seviyeleri düşürülmüştür ve ayrıca fosforile edilmiştir, aktive edilerek ve lipidlerin oksidasyonunu teşvik ederek daha sonra keton cisimlerinin oluşumuna izin verecektir. asetil-CoA.

bozulma

Keton cisimcikleri, sentezlendikleri hücrelerin dışına yayılır ve kan dolaşımı ile periferik dokulara taşınır. Bu dokularda trikarboksilik asit döngüsü yoluyla oksitlenebilirler.

Periferik dokularda, β-hidroksibutirat asetoasetata oksitlenir. Daha sonra, mevcut asetoasetat, 3-ketoasil-CoA transferaz enziminin etkisiyle aktive edilir.

Süksinil-CoA, kendisini süksinata dönüştürerek bir CoA donörü görevi görür. Asetoasetatın aktivasyonu, süksinil-CoA sentazın etkisi ile birleşen GTP sentezi ile sitrik asit döngüsünde süksinil-CoA'nın süksinata dönüşmesini önlemek için gerçekleşir.

Ortaya çıkan asetoasetil-CoA, daha iyi Krebs döngüsü olarak bilinen trikarboksilik asit döngüsüne dahil edilen iki asetil-CoA molekülü üreten bir tiyolitik parçalanmaya uğrar.

Karaciğer hücrelerinde 3-ketoasil-CoA transferaz bulunmaz ve bu metabolitin bu hücrelerde aktive olmasını engeller. Böylelikle üretildikleri hücrelerde keton cisimlerinin okside olmaması, ancak aktivitesinin gerekli olduğu dokulara aktarılmaları garanti altına alınmış olur.

Keton cisimlerinin tıbbi alaka düzeyi

İnsan vücudunda, kandaki yüksek keton cisimciği konsantrasyonları asidoz ve ketonemi adı verilen özel durumlara neden olabilir.

Bu metabolitlerin üretimi, yağ asitlerinin ve karbonhidratların katabolizmasına karşılık gelir. Patolojik bir ketojenik durumun en yaygın nedenlerinden biri, trikarboksilik asit oksidasyon yolu ile bozunmayan yüksek konsantrasyondaki asetik dikarbonat fragmanlarıdır.

Sonuç olarak, kandaki keton cisimciklerinin seviyelerinde 2 ila 4 mg / 100 N'nin üzerinde bir artış ve bunların idrardaki varlıkları vardır. Bu, bu metabolitlerin ara metabolizmasının bozulmasına neden olur.

Hidrokarbon metabolizmasındaki bozukluklarla birlikte, keton cisimciklerinin bozunmasını ve sentezini düzenleyen hipofiz nöroglandüler faktörlerdeki bazı kusurlar, hiperketonemi durumunun nedenidir.

Diabetes mellitus ve keton cisimciklerinin birikmesi

Diabetes mellitus (tip 1), keton cisimlerinin üretiminin artmasına neden olan bir endokrin hastalığıdır. Yetersiz insülin üretimi, glikozun kaslara, karaciğere ve yağ dokusuna taşınmasını engelleyerek kanda birikir.

Glikoz bulunmayan hücreler, metabolizmalarını eski haline getirmek için glikoneogenez sürecine ve yağ ve proteinin parçalanmasına başlar. Sonuç olarak, oksaloasetat konsantrasyonları azalır ve lipid oksidasyonu artar.

Daha sonra, oksaloasetatın yokluğunda sitrik asit yolunu izleyemeyen bir asetil-CoA birikimi meydana gelir ve böylece bu hastalığın özelliği olan keton cisimlerinin yüksek üretimine neden olur.

Aseton birikimi, bu rahatsızlığı olan kişilerin idrarında ve nefesinde bulunması ile tespit edilir ve aslında bu hastalığın tezahürünü gösteren semptomlardan biridir.

Referanslar

1. Blázquez Ortiz, C. (2004). Astrositlerde ketogenez: karakterizasyon, düzenleme ve olası sitoprotektif rol (Doktora tezi, Complutense University of Madrid, Publications Service).
2. Devlin, TM (1992). Biyokimya Ders Kitabı: klinik korelasyonlarla.
3. Garrett, RH ve Grisham, CM (2008). Biyokimya. Thomson Brooks / Cole.
4. McGarry, JD, Mannaerts, GP ve Foster, DW (1977). Hepatik yağ asidi oksidasyonu ve ketogenezin düzenlenmesinde malonil-CoA için olası bir rol. Klinik araştırma Dergisi, 60 (1), 265-270.
5. Melo, V., Ruiz, VM ve Cuamatzi, O. (2007). Metabolik süreçlerin biyokimyası. Reverte.
6. Nelson, DL, Lehninger, AL ve Cox, MM (2008). Lehninger biyokimyanın ilkeleri. Macmillan.
7. Pertierra, AG, Gutiérrez, CV ve Diğerleri, CM (2000). Metabolik biyokimyanın temelleri. Editör Tébar.
8. Voet, D. ve Voet, JG (2006). Biyokimya. Panamerican Medical Ed.