Viz také: ketogenní dieta; diabetická ketoacidóza.
Všeobecnost
V minulosti se předpokládalo, že ketolátky jsou způsobeny nadměrným metabolismem, způsobeným požitím příliš velkého množství tuku nebo cukrovkou. Ketolátky jsou naopak přirozeně produkovány naším tělem: mozek se přizpůsobuje používání těchto metabolitů v podmínkách prodlouženého hladovění (u diabetiků nahrazují ketolátky metabolismus glukózy) Kromě toho může dojít k podráždění dráhy ketolátek v případě špatné výživy.
Co jsou to ketolátky
Ketonová těla jsou deriváty lipidů (pocházejí z metabolismu lipidů, téměř výhradně jaterních), ale mají vlastnosti, které je připomínají cukry:
- Vysoká vstupní rychlost;
- Rychlé použití.
Dokonce i některé aminokyseliny, zejména metabolické podmínky, mohou pocházet z ketolátek (leucin, lysin, fenylalanin, izoleucin, tryptofan a tyrosin).
Biologická role
- Ketolátky jsou malé velikosti, proto jsou transportovány velmi rychle (mnohem více než mastné kyseliny, které naopak potřebují transportní proteiny, jako je albumin);
- ketolátky jsou využívány téměř výhradně svaly a periferními tkáněmi, ale také srdcem (20–30% energie, kterou používá, pochází z ketolátek) a mozkem (v případě dlouhodobého hladovění).
Syntéza
Ketolátky jsou syntetizovány acetyl koenzymem A, který pochází z metabolismu mastných kyselin.
Enzym, který katalyzuje první stupeň, je Β-ketothioláza, který využívá síru acetylkoenzymu A k produkci Β-keto acyl-koenzymu A (je to opačná reakce, než je tomu u Β-oxidace mastných kyselin); tato reakce není spontánní, ale je poháněna následnou reakcí , katalyzováno z "hydroxymethyl glutaryl koenzym A syntáza a který zahrnuje připojení druhého acetyl koenzymu A, získání 3-hydroxy 3-methyl glutaryl koenzymu A.
Následně zasáhne lytický enzym, který převede 3-hydroxy 3-methyl glutaryl koenzym A na octan octový, což je ketolát. Octový octan může být zaslán do periferních tkání nebo působením enzymu hydroxybutyrátdehydrogenázu, převeden na 3-Β-hydroxybutyrát. Pokud je octan octový ve velmi vysoké koncentraci, může také spontánně dekarboxylovat na aceton.
Aceton, octan octový a 3-Β-hydroxybutyrát jsou tři ketolátky, které zvažujeme; aceton je odpadní produkt, který se náhodně vytváří v dráze ketolátek a je vylučován výdechem a transpirací.
Použití v periferních tkáních
Ketolátky, produkované v játrech, jsou odesílány do periferních tkání.
Podívejme se nyní, co se stane, když octan octový a 3-Β-hydroxybutyrát dosáhnou periferních tkání. Octový octan je Β-keto kyselina, a pokud je aktivován, lze jej použít v procesu oxidace to k výrobě acetyl koenzym A: proto je nutné transformovat Β-keto kyselinu na Β-keto acyl koenzym A.
Když octan octový dorazí do mitochondrií buňky periferní tkáně, je vystaven působení enzymu sukcinyl koenzym A transferáza: prostřednictvím tohoto enzymu octový octan reaguje se sukcinyl koenzymem A (pocházejícím z Krebsova cyklu) a získává acetyl koenzym A sukcinátu a octa.
Využitím sukcinyl koenzymu A k aktivaci octa octa skočíme do Krebsova cyklu, fáze, která produkuje GTP: toto je proces, co se týče energie, je buňka ochotna zaplatit za získání koenzymu acetylového octa A ; ten pak přejde do akce Β-keto thioláza (Β-oxidační enzym) za vzniku dvou molekul acetyl koenzymu A, které jsou odeslány do Krebsova cyklu.
Pokud je 3-Β-hydroxybutyrát poslán do periferních tkání, je tato mitochondrie přeměněna na octan octa působením enzymu Β-hydroxybutyrátdehydrogenázy za produkce NADH, což odpovídá přibližně 2,5 ATP; vyrobený octan octový sleduje dříve popsanou cestu.
Buňka periferní tkáně čerpá více energie spíše z 3-Β-hydroxybutyrátu než z octanu octového, ale dodání jedné nebo druhé do periferních tkání závisí na energetické dostupnosti jater.
C "je nezanedbatelné množství metabolizovaných mastných kyselin, obsažených v peroxizomech a nikoli v mitochondriích; peroxizomy jsou organely menší než mitochondrie a bohaté na kovové ionty a enzymy peroxidázy. Peroxidázové enzymy používají peroxid vodíku k podpoře redoxních procesů, proto v peroxizomech je enzymatický systém schopný produkovat peroxid vodíku.
Při Β-oxidaci v peroxisomech se „acyl koenzym A získává působením“acylkoenzym A oxidáza (V mitochondriích naopak působil enzym acyl koenzym A dehydrogenáza). Také v tomto případě vzniká trans 2,3 enoyl koenzym A, který podléhá působení bifunkčního enzymu (plní stejnou funkci jako v mitochondriích „enoyl koenzym A hydratázou a L-Β-hydroxy acyl koenzym A dehydrogenázou) a je tak přeměněn na Β-keto acyl koenzym A. Tento poslední, stejně jako v mitochondriích, podléhá působení Β-keto thiolasy a acetyl koenzymu A a acyl koenzym A se získají s uhlíkatou kostrou redukovanou o dvě jednotky ve srovnání s výchozí, která se vrací do oběhu.
