ดูเพิ่มเติม: อาหารคีโตเจนิค; เบาหวาน ketoacidosis
ลักษณะทั่วไป
ในอดีตเคยคิดว่าร่างกายของคีโตนเกิดจากการเผาผลาญที่มากเกินไปซึ่งเกิดจากการกินไขมันหรือโรคเบาหวานมากเกินไป ในทางกลับกัน ร่างกายของคีโตนนั้นผลิตโดยธรรมชาติ: สมองจะปรับตัวเพื่อใช้สารเหล่านี้ในสภาวะ ของการอดอาหารเป็นเวลานาน (ในผู้ป่วยโรคเบาหวาน ร่างกายของคีโตนแทนที่การเผาผลาญกลูโคส) นอกจากนี้ อาจทำให้ทางเดินของคีโตนโกรธเคืองในกรณีที่โภชนาการไม่ดี
ร่างกายคีโตนคืออะไร
คีโตนบอดี้เป็นอนุพันธ์ของลิพิด (พวกมันได้มาจากการเผาผลาญของลิพิด เกือบจะเป็นตับโดยเฉพาะ) แต่มีลักษณะเฉพาะที่ทำให้พวกมันคล้ายกับน้ำตาล:
- ความเร็วในการป้อนข้อมูลสูง
- ใช้งานได้รวดเร็ว
แม้แต่กรดอะมิโนบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สภาวะการเผาผลาญ ก็สามารถสร้างคีโตนได้ (ลิวซีน ไลซีน ฟีนิลอะลานีน ไอโซลิวซีน ทริปโตเฟน และไทโรซีน)
บทบาททางชีวภาพ
- ร่างกายของคีโตนมีขนาดเล็ก ดังนั้นจึงขนส่งได้อย่างรวดเร็ว (มากกว่ากรดไขมันซึ่งต้องการโปรตีนขนส่งเช่นอัลบูมิน)
- ร่างกายใช้คีโตนเกือบทั้งหมดโดยกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อรอบข้างเท่านั้น แต่ยังรวมถึงหัวใจ (20-30% ของพลังงานที่ใช้นั้นมาจากร่างกายของคีโตน) และโดยสมอง (ในกรณีที่อดอาหารเป็นเวลานาน)
สังเคราะห์
ร่างกายของคีโตนถูกสังเคราะห์โดยอะเซทิลโคเอ็นไซม์เอซึ่งเกิดขึ้นจากการเผาผลาญของกรดไขมัน
เอนไซม์ที่กระตุ้นระยะแรกคือ Β-คีโตไธโอเลสซึ่งใช้กำมะถันของอะซิติลโคเอ็นไซม์ A เพื่อผลิต Β-keto acyl-coenzyme A (เป็นปฏิกิริยาตรงกันข้ามกับที่พบใน Β-ออกซิเดชันของกรดไขมัน) ปฏิกิริยานี้ไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติแต่ถูกขับเคลื่อนโดยปฏิกิริยาที่ตามมา , เร่งปฏิกิริยาจาก "ไฮดรอกซีเมทิล กลูทาริล โคเอ็นไซม์ เอ ซินเทส และเกี่ยวข้องกับการยึดติดของอะซีติลโคเอ็นไซม์ A ตัวที่สอง ได้มาซึ่ง 3-ไฮดรอกซี 3-เมทิล กลูทาริล โคเอ็นไซม์ A
ต่อจากนั้น เอนไซม์ไลติกเข้าไปแทรกแซงซึ่งเปลี่ยน 3-ไฮดรอกซี 3-เมทิลกลูทาริลโคเอ็นไซม์ A ให้เป็นน้ำส้มสายชูอะซิเตตซึ่งเป็นตัวคีโตน น้ำส้มสายชูอะซิเตทสามารถส่งไปยังเนื้อเยื่อรอบข้างหรือโดยการกระทำของเอนไซม์ ไฮดรอกซี บิวทีเรต ดีไฮโดรจีเนส, ถูกแปลงเป็น 3-Β-ไฮดรอกซี บิวทีเรต หากน้ำส้มสายชูอะซิเตทมีความเข้มข้นสูงมาก ก็สามารถดีคาร์บอกซิเลตไปเป็นอะซิโตนได้เองตามธรรมชาติ
อะซิโตน น้ำส้มสายชูอะซิเตท และ 3-Β-ไฮดรอกซีบิวทีเรตเป็นคีโตนสามตัวที่เราพิจารณา อะซิโตนเป็นของเสียที่ผลิตขึ้นแบบสุ่มในเส้นทางของร่างกายคีโตนและถูกขับออกโดยการหายใจออกและการคายน้ำ
ใช้ในเนื้อเยื่อรอบข้าง
ร่างกายของคีโตนที่ผลิตในตับจะถูกส่งไปยังเนื้อเยื่อส่วนปลาย
มาดูกันว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อน้ำส้มสายชูอะซิเตทและบิวทิเรต 3-Β-ไฮดรอกซี ไปถึงเนื้อเยื่อส่วนปลาย น้ำส้มสายชูอะซิเตทเป็นกรด Β-คีโต ดังนั้น หากเปิดใช้งาน ก็จะสามารถใช้ในกระบวนการ Β-ออกซิเดชันเพื่อผลิตได้ acetyl coenzyme A: ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนกรด Β-keto เป็น Β-keto acyl coenzyme A
เมื่อน้ำส้มสายชูอะซิเตทมาถึงไมโตคอนเดรียของเซลล์ของเนื้อเยื่อส่วนปลาย มันจะถูกกระทำโดยเอ็นไซม์ ซัคซินิล โคเอ็นไซม์ เอ ทรานสเฟอร์เรส: ผ่านเอนไซม์นี้ น้ำส้มสายชูอะซิเตททำปฏิกิริยากับซัคซินิลโคเอ็นไซม์เอ (มาจากวงจรเครบส์) และได้ซัคซิเนตและน้ำส้มสายชูอะซิติลโคเอ็นไซม์เอ
โดยใช้ประโยชน์จากซัคซินิลโคเอ็นไซม์ A เพื่อกระตุ้นน้ำส้มสายชูอะซิเตท เรากระโดดเข้าสู่วงจรเครบส์ ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สร้าง GTP ซึ่งเป็นกระบวนการในแง่ของพลังงานที่เซลล์ยินดีจ่ายเพื่อให้ได้โคเอ็นไซม์น้ำส้มสายชูอะซีติล เอ ; อันหลังก็อยู่ภายใต้การกระทำของ Β-คีโตไธโอเลส (Β-เอนไซม์ออกซิเดชัน) เพื่อผลิตสองโมเลกุลของอะเซทิลโคเอ็นไซม์ A ซึ่งถูกส่งไปยังวงจรเครบส์
ถ้า 3-Β-ไฮดรอกซี บิวทีเรตถูกส่งไปยังเนื้อเยื่อส่วนปลาย ส่วนหลัง ภายในไมโตคอนเดรีย จะถูกแปลงเป็นอะซิโตนน้ำส้มสายชูโดยการกระทำของเอ็นไซม์ Β-ไฮดรอกซี บิวทิเรต ดีไฮโดรจีเนส ด้วยการผลิต NADH ซึ่งสอดคล้องกับประมาณ 2.5 ATP; น้ำส้มสายชูอะซิเตทที่ผลิตขึ้นตามเส้นทางที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้
เซลล์ของเนื้อเยื่อส่วนปลายดึงพลังงานจาก 3-Β-hydroxy butyrate มากกว่าจากน้ำส้มสายชูอะซิเตท แต่การส่งอย่างใดอย่างหนึ่งไปยังเนื้อเยื่อส่วนปลายนั้นขึ้นอยู่กับความพร้อมของพลังงานของตับ
C "เป็นกรดไขมันเมแทบอลิซึมในปริมาณที่ไม่สำคัญซึ่งมีอยู่ในเปอร์รอกซิโซมและไม่ได้อยู่ในไมโตคอนเดรีย เปอร์รอกซิโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่มีขนาดเล็กกว่าไมโตคอนเดรียและอุดมไปด้วยไอออนของโลหะและเอนไซม์เปอร์ออกซิเดส เอนไซม์เปอร์ออกซิเดสใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพื่อส่งเสริมกระบวนการรีดอกซ์ ดังนั้นในเปอร์รอกซีโซมจึงมี เป็นระบบเอนไซม์ที่สามารถผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้
ใน Β-ออกซิเดชันในเปอร์รอกซิโซม "เอซิลโคเอ็นไซม์ A ได้มาจากการกระทำของ"อะซิล โคเอ็นไซม์ เอ ออกซิเดส (ในไมโตคอนเดรีย เอนไซม์ เอซิล โคเอ็นไซม์ เอ ดีไฮโดรจีเนส ทำหน้าที่) นอกจากนี้ ในกรณีนี้ ทรานส์ 2,3 โคเอ็นไซม์ เอ ถูกสร้างขึ้นซึ่งผ่านการกระทำของเอนไซม์สองหน้าที่ ในไมโตคอนเดรียโดย "อีโนอิลโคเอ็นไซม์เอไฮดราเทสและแอล-Β-ไฮดรอกซีเอซิลโคเอ็นไซม์เอดีไฮโดรจีเนส) และถูกแปลงเป็นโคเอ็นไซม์เอ-คีโตเอซิลเอ สุดท้ายนี้ เช่นเดียวกับในไมโตคอนเดรีย ผ่านการกระทำของΒ-คีโตไธโอเลสและอะเซทิลโคเอ็นไซม์ A และได้อะซิลโคเอ็นไซม์ A ด้วยโครงกระดูกคาร์บอนที่ลดลงสองหน่วยเมื่อเทียบกับอันเริ่มต้น ซึ่งจะกลับไปสู่การไหลเวียน
