Кетоновые тела — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 сентября 2016; проверки требуют 10 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 сентября 2016; проверки требуют 10 правок.

Кето́новые тела́ (синоним: ацето́новые тела, ацето́н [распространённый медицинский жаргонизм]) — группа продуктов обмена веществ, которые образуются в печени из ацетил-КоА^[2]:

Прежние представления о том, что кетоновые тела являются промежуточными продуктами бета-окисления жирных кислот, оказались ошибочными^[2]:

• Во-первых, в обычных условиях промежуточными продуктами бета-окисления жирных кислот являются КоА-эфиры этих кислот: β-оксибутирил-КоА или ацетоацетил-КоА.
• Во-вторых, β-оксибутирил-КоА, образующийся в печени при бета-окислении жирных кислот, имеет L-конфигурацию, в то время как β-оксибутират, обнаруживаемый в крови, представляет собой D-изомер. Именно β-оксибутират D-конфигурации образуется в ходе метаболического пути синтеза β-окси-β-метилглутарил-КоА.

Ацетон в плазме крови в норме присутствует в крайне низких концентрациях, образуется в результате спонтанного декарбоксилирования ацетоуксусной кислоты и не имеет определённого физиологического значения^[2]

Нормальное содержание кетоновых тел в плазме крови человека и большинства млекопитающих (за исключением жвачных) составляет 1…2 мг% (по ацетону). При увеличении их концентрации свыше 10…15 мг% они преодолевают почечный порог и определяются в моче. Наличие кетоновых тел в моче всегда указывает на развитие патологического состояния.

Кетоновые тела синтезируются в печени из ацетил-КоА:^[2]

На первом этапе из двух молекул ацетил-КоА синтезируется ацетоацетил-КоА. Данная реакция катализируется ферментом ацетоацетил-КоА-тиолазой:

Ac−КоА + Ac−КоА → .

Затем под влиянием фермента гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы присоединяется ещё одна молекула ацетил-КоА:

H₃C−CO−CH₂−CO−S−КоА + Ac−КоА → .

Образовавшийся β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА (HMG-KoA) способен под действием фермента гидроксиметилглутарил-КоА-лиазы расщепляться на ацетоуксусную кислоту (ацетоацетат) и ацетил-КоА:

HOOC−CH₂−COH(CH₃)−CH₂−CO−S−КоА → + Ac—КоА.

Ацетоуксусная кислота способна восстанавливаться при участии НАД-зависимой D-β-оксибутиратдегидрогеназы; при этом образуется D-β-оксимасляная кислота (D-β-оксибутират). Фермент специфичен по отношению к D-стереоизомеру и не действует на КоА-эфиры. ^[2]

H₃C−CO−CH₂−COOH + NADH → .

Ацетоуксусная кислота в процессе метаболизма способна окисляться до ацетона с выделением молекулы углекислого газа:^[1]

H₃C−CO−CH₂−COOH → CO₂ + .

Альтернативный путь[править | править код]

Существует второй путь синтеза кетоновых тел:

Образовавшийся путём конденсации двух молекул ацетил-КоА ацетоацетил-КоА способен отщеплять кофермент A с образованием свободной ацетоуксусной кислоты^[3]. Процесс катализирует фермент ацетоацетил-КоА-гидролаза (деацилаза), однако данный путь не имеет существенного значения в синтезе ацетоуксусной кислоты, так как активность деацилазы в печени низкая.^[2]

+ H₂O → + КоА-SH.

В плазме крови здорового человека кетоновые тела содержатся в весьма незначительных концентрациях. Однако при патологических состояниях (длительное голодание, тяжёлая физическая нагрузка, тяжёлая форма сахарного диабета) концентрация кетоновых тел может значительно повышаться и достигать 20 ммоль/л (кетонемия). Кетонемия, ацетонемия (повышение концентрации кетоновых тел в крови) возникает при нарушении равновесия — скорость синтеза кетоновых тел превышает скорость их утилизации периферическими тканями организма.

[2]

За последние десятилетия накопились сведения, указывающие на важное значение кетоновых тел в поддержании энергетического баланса. Кетоновые тела — топливо для мышечной ткани, почек и действуют, вероятно, как часть регуляторного механизма с обратной связью, предотвращая излишнюю мобилизацию жирных кислот из жировых депо.^[2] Во время голодания кетоновые тела являются одним из основных источников энергии для мозга.^[4][5]Печень, синтезируя кетоновые тела, не способна использовать их в качестве энергетического материала (не располагает соответствующими ферментами).

В периферических тканях β-оксимасляная кислота окисляется до ацетоуксусной кислоты, которая активируется с образованием соответствующего КоА-эфира (ацетоацетил-КоА). Существует два ферментативных механизма активации:^[2]

• первый путь — с использованием АТФ и HS-КоА, аналогичный пути активации жирных кислот:

H₃C—CO—CH₂—COOH (Ацетоуксусная кислота)

|

+ АТФ + HS-КоА Ацил-КоА-синтетаза → АМФ + ФФ_н

↓

H₃C—CO—CH₂—CO—S-КоА (Ацетоацетил-КоА)

• второй путь — перенос Коэнзима А от сукцинил-КоА на ацетоуксусную кислоту:

HOOC—CH₂—CH₂—CO—S-КоА (Сукцинил-КоА) + H₃

C—CO—CH₂—COOH (Ацетоуксусная кислота)

↓↑

HOOC—CH₂—CH₂—COOH (Сукцинат) + H₃C—CO—CH₂—CO—S-КоА (Ацетоацетил-КоА)

Образовавшийся в ходе этих реакций ацетоацетил-КоА в дальнейшем подвергается тиолитическому расщеплению в митохондриях с образованием двух молекул ацетил-КоА, которые, в свою очередь, являются сырьём для цикла Кребса (цикл трикарбоновых кислот), где окисляются до CO₂ и H₂O.

H₃C—CO—CH₂—CO—S-КоА (Ацетоацетил-КоА)

|

+ HS-КоА → H₃C—CO—S-КоА

↓

H₃C—CO—S-КоА ( Ацетил-КоА)

Повышение содержания кетоновых тел в организме может быть связано с дефицитом углеводов в обеспечении организма энергией, а также происходит, когда скорость синтеза кетоновых тел превышает скорость их утилизации.

Для качественного определения содержания кетоновых тел в моче в лабораторных условиях используются цветные пробы Ланге, Легаля, Лестраде и Герхарда.

Кетоновые тела в моче и крови. Причины их повышения

Общий рейтинг статьи/Оценить статью

[Всего голосов: 9 Общая оценка статьи: 4.6]

Кетоновые тела — побочные продукты жирового обмена.

Вам приходилось когда-нибудь слышать о кетоновых телах? Если вас заинтересовала эта статья, то вероятно – да. Наличие кетоновых тел в моче и крови может быть при ряде заболеваний и состояний, связанных с нарушением обмена жиров и углеводов. Чаще всего – это сахарный диабет, инфекционные заболевания, беременность, стресс, гормональные нарушения, погрешности в питании (диеты и голодание).

Что такое кетоновые тела, откуда они берутся и почему их наличие в крови и моче являются важным диагностическим признаком – читайте в этой статье.

Что такое кетоновые тела

Прежде всего, давайте разберемся, что мы называем кетоновыми телами или кетонами. В разговоре обывателей часто приходится слышать слово “ацетон” в разном контексте. Например, — у меня повысился ацетон, или – врач рекомендовал контролировать ацетон в моче и крови. Да, действительно ацетон относится к кетоновым телам, но его процентное содержание там всего около 4-5%. При этом в структуре кетоновых тел большую часть занимает бета-гидроксимасляная кислота (70%) и ацетоуксусная кислота (25-26%). Эти соединения объединяет одно свойство – все они являются сильными окислителями.

Синтез кетоновых тел

Кетоновые тела – это химические соединения, которые получаются при расщеплении жирных кислот в печени. Как вы уже догадались, обмен жирных кислот и кетоновых тел связаны между собой.

Для того, чтобы получить ответ на вопрос, как и почему жирные кислоты попадают в печень необходимо провести небольшой экскурс в физиологию обменных процессов.

Итак, жиры и углеводы являются основными источниками энергии для организма.

Самыми энергетически ценными являются углеводы. 70% энергии наши клетки получают из глюкозы – это конечный продукт расщепления углеводов. Глюкоза с током крови попадает в клетки организма. Если ее много, то она откладывается “про запас” в печени и мышцах в виде гликогена. Всего гликогена в организме не более 300-400 грамм.

Если же глюкозы и гликогена достаточно, то она начинает трансформироваться в жиры, откладываясь в жировой ткани. Жировая ткань – это еще одно резервное депо энергии в организме. А регулирует процессы связанные с обменом глюкозы хорошо известный всем гормон поджелудочной железы инсулин.

Что же происходит с жирами? 30% энергии организм получает из жиров, кроме того, часть их расходуется для поддержания структуры клеточной мембраны. В сутки на эти нужды используется около 100 г жира, а избыток откладывается в жировой ткани.

Теперь рассмотрим ситуацию, когда по каким-либо причинам организм не получает достаточное количество глюкозы. В первую очередь “открываются” резервные депо – происходит расщепление гликогена из печени и мышц. Когда запас гликогена исчерпан, запускаются альтернативные механизмы получения глюкозы. Одним из таких источников являются жиры. Жиры состоят из жирных кислот и глицерина. Из клеток жировой ткани они с током крови попадают в печень, где происходит процесс образования глюкозы из неуглеводных компонентов.

Так из глицерина образуется глюкоза, а из жирных кислот – кетоновые тела. При этом, чем выше дефицит глюкозы в организме, тем больше кетоновых тел производится из жиров. Проще говоря, кетоновые тела синтезируются при голодании.

Вначале кетоны попадают в кровь, а затем и в мочу. Нужно отметить, что в норме в крови и моче тоже содержатся кетоновые тела. Но их концентрация настолько мала, что стандартные методы диагностики мочи и крови их не определят. Если же кетоновые тела определяются в крови и моче, то это является признаком серьезных нарушений работы организма и требует срочной медицинской помощи. Такое состояние, согласно медицинской терминологии называется кетоз.

Утилизация кетоновых тел происходит не с только мочой. Есть они и во выдыхаемом воздухе и поте. Поэтому, если вы явно чувствуете запах ацетона от человека – это верный признак того, что ему необходимо обследоваться.

Способы определения кетоновых тел

Существует несколько способов диагностики кетоновых тел в организме – определение кетоновых тел в моче и крови в лаборатории или экспресс метод с помощью специальных тест-полосок.

Самый точный и быстрый метод – анализ крови на кетоновые тела. Кровь сдают из пальца. Результат будет готов через несколько минут.

Определение кетоновых тел в моче дает менее точный результат. Иногда кетоацидоз (отравление кетоновыми телами) прогрессирует очень быстро. При распаде значительного количества жиров кетоновые тела в крови определяются очень быстро, а в моче их еще может и не быть. Кроме того, результаты анализа мочи будут готовы через 2-4 часа, а бывают ситуации, когда дорога каждая минута. Поэтому при госпитализации пациента берут анализ крови, а если состояние пациента не несет угрозу для жизни – его направляют на анализ мочи.

Определение кетоновых тел полосками — простой универсальный экспресс метод. Тест-полоски для определения кетоновых тел продаются в любой аптеке. Перед проведением анализа внимательно ознакомьтесь с инструкцией. Полоску необходимо на 2-3 секунды поместить в мочу, затем положить горизонтально индикатором вверх. Если кетоновые тела в моче присутствуют, индикатор окрасится в определенный цвет. Через 2-3 минуты можно оценить результат сравнив со шкалой на упаковке. Допустимым считается значение ниже 1,5 ммоль/л. Чем больше кетоновых тел, тем насыщеннее будет окраска индикатора.

Дыхательный тест – не нашел широкого применения, так как не очень точный. Он основан на фиксации количества кетоновых тел в выдыхаемом воздухе с помощью небольшого прибора, который можно носить с собой.

Кетоновые тела в моче. Причины

Причины появления кетоновых тел в моче могут быть совершенно разные:

Сахарный диабет. При диабете клетки нашего организма не получают необходимое количество глюкозы. Это состояние воспринимается организмом как голодание, и он мобилизует резервные источники энергии, в том числе идет активное расщепление жиров с образованием кетоновых тел. Такая ситуация может быть в том случае, если человек не догадывается о том, что у него сахарный диабет, либо если лечение диабета неэффективно. В любом случае, появление кетоновых тел при диабете – повод для немедленного обращения к врачу. При несвоевременно оказанной помощи у диабетика может развиться тяжелое состояние – кетоацидотическая кома.

Диета и голодание. Многие любители жестких диет и голодания верят в то, что таким образом они очищают свой организм. На самом деле это далеко не так, а скорее – наоборот. При недостаточном потреблении пищи расщепляется большое количество жира с выходом кетонов. При этом человек худеет, конечно, но какой ценой? Кетоновые тела при голодании – это довольно тревожный звоночек.

Потребление большого количества жирной пищи. При поступлении чрезмерного количества жира в организм часть его не откладывается в жировой ткани, а расщепляется с образованием кетоновых тел.

Тяжелая мышечная работа. Если человек длительно работает физически, то его энергетический ресурс быстро истощается, естественно начинает работать механизм расщепления жировой ткани.

Стресс и гормональные нарушения. В обоих случаях причиной чрезмерного синтеза кетоновых тел из жира являются гормоны, в первую очередь адреналин и гормоны щитовидной железы, которые являются активаторами липолиза (расщепления жира).

У беременных. Организм беременной женщины может недополучать питательные вещества, так как в первую очередь должен питаться плод. В результате активизируются уже знакомые нам механизмы метаболизма кетоновых тел.

Инфекционные заболевания сопровождаются интоксикацией и, как следствие, нарушением всасывания питательных веществ в кишечнике. Результатом является нарушение обмена веществ, в том числе углеводов и жиров со всеми вытекающими последствиями.

Алкоголь. При злоупотреблении алкоголем в первую очередь страдает печень. В результате нарушается механизм расщепления жиров с появлением в крови кетоновых тел.

Как видите, причины появления кетоновых тел могут быть самыми разнообразными, но результат один и тот же – все это приносит вред организму.

Но не все так однозначно, ведь если в организме есть такой механизм, как образование кетонов, значит какое-то рациональное зерно в этом все же есть.

Кетоновые тела – источник энергии или яд?

Кетоновые тела называют побочным продуктом расщепления жиров, подчеркивая тем самым их “ненужность” и вред в организме. Вместе с тем, они имеют огромное физиологическое значение в условии острого недостатка углеводов в организме. Откуда бы наши клетки получали жизненно необходимую энергию в таких ситуациях, если бы не было “вредных” кетонов? Да, все именно так. Кетоновые тела — источник энергии наших клеток при дефиците глюкозы. Дело в том, что из глицерина ее синтезируется недостаточно для того, чтоб полностью покрыть энергетические затраты организма. То есть, кетоны — это еще один механизм компенсации голодания. Почему же клетки не “забирают” эти продукты полностью и при длительном голодании их количество продолжает стремительно расти? Дело в том, что для усвоения кетоновых тел опять-таки нужна глюкоза, а поскольку ее очень мало, то часть кетонов просто циркулирует в организме, нанося вред.

Кетоновые тела достаточно токсичны, особенно для нервной системы. Кетоны способны окислять кровь. Это состояние нельзя назвать нормальным, хотя бы даже потому, что в кислой среде не могут происходить жизненно важные химические реакции. Разрушаются мембраны клеток, что приводит к их гибели.

Отравление кетоновыми телами имеет характерные признаки. Жажда, частое мочеиспускание, запах ацетона изо рта, слабость, головные боли, тошнота – симптомы кетоза. Более тяжелые его формы проявляются нарушениями со стороны нервной системы — потеря координации и сознания, вплоть до комы.

Есть еще одно состояние, связанное с повышением уровня кетоновых тел. Причиной его является недостаток инсулина. Это кетоацидоз. Чаще всего он развивается при сахарном диабете 1 типа.

Появление кетоновых тел является одним из механизмов адаптации организма при голодании. Однако допускать дальнейшее развитие событий нельзя, иначе все может закончиться очень печально.

Вроде бы понятно, что кетоацидоз – это состояние, которое требует лечения, для того чтобы организм вернуть в норму. Но оказывается есть люди – сторонники так называемых кетоновых диет, которые наоборот, стремятся ввести себя в это патологическое состояние.

Немного о “кетоновых диетах” и о “кетооптимистах”

Что только не придумает человек, для того, чтоб навредить себе! Жестких диет и голодания уже мало, общество пошло еще дальше. Разработана так называемая кетоновая или кетогенная диета. Ее принцип заключается в сведении к минимуму углеводов, их в рационе должно быть не более 5%. При этом, рекомендуют акцент сделать на употреблении жиров – около 70% суточного рациона. Таким образом, человек искусственно вводит себя в состояние кетоацидоза, то есть организм получает энергию из кетоновых тел. Более того, некоторые авторы рекомендуют не ждать естественного синтеза кетоновых тел, а принимать специальные биодобавки, которые содержат кетоновые соли.

Не нужно долго думать – хорошо это или плохо. Просто отвлекитесь от медицинского термина “кетоновые тела” и представьте себе ацетон (бета-гидроксимаслянную и ацетоуксусную кислоту можете условно в расчет не брать, мы с ними в повседневной жизни не сталкиваемся). Вообще-то это неплохой растворитель. Понятно, что в организме он в любом случае находится в менее концентрированном виде. Так давайте на фоне и так повышенного уровня собственных кетонов туда добавим еще немного!

Авторы кетоновой диеты предлагают радоваться появлению симптомов кетоацидоза – жажде, частому мочеиспусканию и запаху ацетона изо рта. Это значит, что процесс запущен, вы на диете – ура! Для чего, по мнению “кетооптимистов” нужна такая диета? Заявления, которые делают сторонники этой диеты, безусловно очень громкие, но они неоправданно оптимистичные.

Снижение веса. Если в организм поступает недостаточное количество глюкозы, то организм запускает программу расщепления жира – это правда. Жаль, что при этом забыли учесть влияние инсулина. При повышении концентрации кетоновых тел в крови инсулин тормозит этот процесс, стремясь сохранить жировое депо. Как правило, попытки похудеть таким образом заканчиваются неудачей. Хотя есть и исключения. В том случае, если инсулина в организме вырабатывается мало – люди худеют с помощью кетоновых диет очень быстро. Но это – патология, а не норма.

Улучшение работы головного мозга и повышение работоспособности. Считается, что кетоновые тела – более энергоемкие соединения, соответственно дают больше энергии клеткам. Во-первых, для усвоения кетонов нужна глюкоза, которой практически нет. Во-вторых, кетоны токсичны, в первую очередь для мозга. О какой работе может идти речь, если человек находится в предобморочном состоянии?

Укрепление мышечной массы. Не совсем понятно – за счет чего? Дело в том, что помимо жирового депо для получения глюкозы организм использует еще один ресурс – собственные белки. В первую очередь, белки мышечной ткани. Это приводит к атрофии и мышечной слабости.

Профилактика и лечение диабета II типа. Спасибо, хоть пощадили людей с I типом диабета. Аргументируют такие рекомендации тем, что на фоне кетоновой диеты снижается уровень сахара в крови. Совершенно верно, ведь он не поступает с пищей, а запас гликогена быстро расходуется. Есть только одна проблема – нарастающий кетоацидоз очень опасен для диабетика. Это может привести к тяжелому состоянию – диабетической кетоацидотической коме.

Кроме того, любители этой опасной диеты забыли учесть вред, который приносит такое количество жиров поджелудочной железе, печени, да и всему организму в целом.

По сути, кето-диета является крайним вариантом низкоуглеводной диеты. Снижение количества углеводов до 150 г в сутки и ниже является хорошим способом для похудения. Оптимальным вариантом считается урезание этих нутриентов до 100-150 г, меньшее количество приводит к кетоацидозу.

Что делать при повышении кетоновых тел в моче и крови

Определив кетоновые тела в моче, необходимо задуматься о причине этого явления. Если это погрешности в питании (диета, голодание или прием жирной пищи) – откорректируйте свой рацион. Добавьте углеводы с низким гликемическим индексом, прекратите голодание и соблюдение диеты. Появление кетонов в организме говорит о нарушении обменных процессов. Если у вас диабет и вы принимаете противодиабетические препараты вам необходимо либо изменить дозировку лекарств, либо тактику лечения. Если вы не можете определить причину появления кетонов– обратитесь к врачу, возможно, у вас проблемы с усвоением глюкозы клетками.

До визита к врачу можно облегчить симптомы. В первую очередь рекомендуется обильное питье. Вода должна быть щелочная негазированная. Можно сделать отвар из шиповника или сухофруктов.

Для поддержания функции кишечника примите сорбенты. Хороший результат дает очистительная клизма.

Главная задача – вывести кетоновые тела из организма.

Как видите, повышение кетоновых тел в моче крови и являются важным маркером нарушений обмена углеводов и жиров. Чаще всего при устранении причины таких нарушений кетоновые тела выводятся из организма и больше не определяются. Очень важно наладить питание – урезать жиры и добавить углеводы. В рационе должны присутствовать овощные бульоны, фрукты, овощи, нежирное мясо, рыба, соки, компоты.

Соблюдайте рекомендации врача, придерживайтесь принципов правильного питания и кетоновые тела будут в норме!

— кетоновые тела — Биохимия

При состояниях, сопровождающихся снижением глюкозы крови, клетки органов и тканей испытывают энергетический голод. Так как окисление жирных кислот процесс «трудоемкий», а нервные клетки вообще неспособны окислять жирные кислоты, то печень облегчает использование этих кислот тканями, заранее окисляя их до уксусной кислоты и переводя последнюю в транспортную форму – кетоновые тела.

К кетоновым телам относят три соединения близкой структуры – ацетоацетат, 3-гидроксибутират и ацетон.

Строение кетоновых тел

Стимулом для образования кетоновых тел служит поступление большого количества жирных кислот в печень. Как уже указывалось, при состояниях, активирующих липолиз в жировой ткани, не менее 30% образованных жирных кислот задерживаются печенью. К таким состояниям относится голодание, сахарный диабет I типа, длительные физические нагрузки. Так как синтез ТАГ в этих условиях невозможен, то жирные кислоты из цитозоля попадают в митохондрии и окисляются с образованием кетоновых тел. 

Для понимания причин развития кетонемии при различных ситуациях необходимо понимать роль оксалоацетата для регуляции цикла трикарбоновых кислот. При голодании соотношение инсулин/глюкагон низкое и поэтому в печени активно идет глюконеогенез, для которого используется оксалоацетат.  Поэтому при голодании жирные кислоты, поступающие в большом количестве в печень, не сгорают в ЦТК, а уходят в синтез кетоновых тел. При длительной мышечной нагрузке резервы гликогена в печени истощаются, развивается тенденция к гипогликемии и секретируется глюкагон, который усиливает глюконеогенез, при этом количество оксалоацетата снижается, и жирные кислоты, попавшие в печень, будут окисляться с образованием кетоновых тел.  

Кроме отмеченных ситуаций, количество кетоновых тел в крови возрастает при

алкогольном отравлении и потреблении жирной пищи. При богатой жирами диете, особенно у детей, жирные кислоты не успевают включиться в состав ТАГ и ЛПОНП и частично переходят в митохондрии, что увеличивает синтез кетоновых тел. При алкогольном отравлении субстратом для синтеза кетонов является ацетил-SКоА, синтезируемый при обезвреживании этанола.

В обычных условиях синтез кетоновых тел также идет, хотя в гораздо меньшем количестве. Для этого используются как жирные кислоты, так и безазотистые остатки кетогенных и смешанных аминокислот.

Для детей раннего возраста характерна неустойчивость жирового обмена, связанная с недостаточностью регуляторного влияния ЦНС и эндокринной системы. Поэтому кетонемия и кетонурия у грудных детей наблюдается чаще, чем у взрослых.
Уровень ацетоацетата быстро нарастает между 12 и 24 часами жизни и сохраняется высоким первую неделю жизни, что свидетельствует об активной мобилизации жира из депо, высокой утилизации свободных жирных кислот в печени и малом использовании кетоновых тел в тканях.

У детей до 7 лет под влиянием различных стимулов (краткое голодание, инфекции, эмоциональное возбуждение) ускоряется синтез кетоновых тел и может легко возникать кетоацидоз, сопровождающийся неукротимой рвотой («ацетонемическая рвота«). Причиной этому служит неустойчивость углеводного обмена и малые запасы гликогена у детей, что усиливает липолиз в адипоцитах, накопление жирных кислот в крови и, следовательно, кетогенез в печени.

Синтез кетоновых тел (кетогенез)

Синтез ацетоацетата происходит только в митохондриях печени, далее он либо восстанавливается до 3-гидроксибутирата, либо декарбоксилируется до ацетона. После синтеза все три соединения поступают в кровь и разносятся по тканям. Ацетон, как летучее вещество, легко удаляется с выдыхаемым воздухом и потом. Все кетоновые тела могут выделяться с мочой.

Реакции синтеза и утилизации кетоновых тел

Используются кетоновые тела клетками всех тканей, кроме печени и эритроцитов. Особенно активно, даже в норме, они потребляются миокардом и корковым слоем надпочечников.

В тканях реакции утилизации кетоновых тел в целом совпадают с обратным направлением реакций синтеза. В цитозоле клеток 3-гидроксибутират окисляется, образующийся ацетоацетат проникает в митохондрии, активируется за счет сукцинил-SКоА и превращается в ацетил-SКоА, который сгорает в ЦТК.

При голодании синтез кетоновых тел ускоряется в 60 раз (повышение до 0,6 г/л при норме менее 0,01 г/л), при сахарном диабете I типа – в 400 (!) раз (до 4 г/л). 

При сахарном диабете 1 типа (инсулинзависимом) в гепатоците глюкозы может быть много, т.к. глюкоза проникает в него через ГлюТ-2 без участия инсулина. Однако, точно также как при голодании, соотношение инсулин/глюкагон низкое, и оксалоацетат очень активно уходит на синтез глюкозы, что тормозит ЦТК и отправляет ацетил-SKoA на образование кетоновых тел.

При сахарном диабете 2 типа (инсулиннезависимом) инсулина достаточно и соотношение инсулин/глюкагон велико, поэтому глюконеогенез не активен и оксалоацетата хватает для поддержания ЦТК. Образуемый здесь ацетил-SKoA либо сгорает в ЦТК, либо используется для реакций синтеза холестерина и синтеза жирных кислот (которые стимулируются инсулином). К тому же при наличии инсулина попадающие в печень жирные кислоты будут не окисляться, а вовлекаться в синтез триацилглицеролов и ЛПОНП.

Образование кетоновых тел – кетогенез и кетонурия (кетоны в моче)

Кетоновые тела являются кислотами, образующими при метаболизации липидов. Давайте узнаем всё, что нужно знать об этих веществах, которые могут накапливаться в крови или в моче и которые влияют на весь организм.

Что такое кетоновые тела

Кетоновые тела являются органическими кислотами, образующиеся в печени при метаболизме липидов.

В нашем теле присутствуют три молекулы, которые обычно образуются в небольших количествах и которые носят название «кетоновых тел».

Тремя кетоновымих телами, которые присутствуют в крови, являются:

• ацетон
• бета-гидроксимасляная кислота
• ацетоуксусная кислота

Ацетоуксусная и бета-гидроксимасляная кислота являются фактически кетоновыми телами, которые формируются для того, чтобы компенсировать отсутствие энергетических молекул, прежде чем организм начинает использовать аминокислоты (составляющие белков).

Эти две молекулы являются, по сути, носителями энергии, которые вводятся в поток кровообращения печенью, а затем используются центральными органами (такими как сердце и мозг) для получения энергии.

Ацетон достаточно известен в области косметологии (эту жидкость часто используют для удаления лака на ногтях). Он образуется при разложении кетоновых тел, в частности, ацетоуксусной кислоты. Затем ацетон попадает в кровь и отсюда очень быстро удаляется через дыхание.

Где и как образуются кетоновые тела

Производство кетоновых тел происходит в клетках печени, в частности, в митохондрия, которые осуществляют процесс кетогенеза.

Во время кетогенеза происходит синтеза ацетил-кофермента A, – молекула, которая участвует в различных метаболических процессах и используется митохондриями в цикле Кребса, чтобы клетка могла получить энергию, необходимую для выполнения своих функций.

Увеличение уровня кетоновых тел: кетоны и кетонурия

Есть определенные условия, которые могут привести к накоплению кетоновых тел в крови и появлению в моче:

• Диета с очень высоким содержанием жиров и низким содержанием углеводов: когда потребление углеводов низкое, организм использует жиры, что приводит к избыточном образованию кетоновых тел
• Длительное голодание: когда истощаются запасы сахара и организм начинает потреблять жиры и белки
• Интенсивная физическая активность
• Глюкогеноз: группа наследственных заболеваний, при которых из-за дефицита некоторых ферментов организм не может использовать гликоген
• Некомпенсированный диабет. В этом случае недостаток инсулина не позволяет правильно использовать глюкозу в крови, что стимулирует использование жировых запасов

Последствия: кетоацидоз

Если ситуация с повышенным уровнем кетоновых тел не длится долго во времени, а случается только иногда, организм удаляет кетоновые тела и восстанавливает правильную работу в кратчайшие сроки.

При длительном повышении уровня кетоновых тел развивается кислотно-щелочной дисбаланс крови, такой как ацидоз, т.е. чрезмерная кислотность крови и обезвоживание организма.

Симптомы кетоацидоза

Сначала все симптомы достаточно умеренны:

• увеличение производства мочи (чтобы устранить избыток кетоновых тел), ведущее к обезвоживанию
• повышение частоты дыхания
• потливость
• тошнота
• лихорадка
• неприятный запах изо рта – дыхание приобретает запах растворителя для ногтей

Обезвоживание ведёт к увеличению концентрации калия в крови, что вызывает нарушения сердечного ритма.

Терапия: как сбалансировать уровень кетоновых тел

Если кетоацидоз не вызван заболеванием, то лечение заключается в изменении диеты на богатую клетчаткой и углеводами и приёме жидкости, которая компенсирует обезвоживание и способствует выведению кетонов с мочой.

В случае диабетического кетоацидоза, необходимо вводить внутривенно раствор электролитов, таких как натрий, калий, фосфаты и хлор, которые восполняют дефицит, вызванный чрезмерным диурезом.

Контроль уровня глюкозы с инсулином и введение электролитов позволяют, в большинстве случаев, восстановить кислотно-щелочной баланс и исправить излишнюю кислотность крови, и только в случае комы, необходимо прибегать к дополнительным средствам лечения.

МЕТАБОЛИЗМ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ. «БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ», Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф.

Под термином «кетоновые (ацетоновые) тела» подразумевают ацетоук-сусную кислоту (ацетоацетат) СН₃СОСН₂СООН, β-оксимасляную кислоту (β-оксибутират, или D-3-гидроксибутират) СН₃СНОНСН₂СООН и ацетон СН₃СОСН₃.

В здоровом организме ацетон в крови присутствует в крайне низких концентрациях, образуется в результате спонтанного декарбоксилирования ацетоацетата и, по-видимому, не имеет определенного физиологического значения.

Кетоновые тела образуются в печени. Прежние представления о том, что кетоновые тела являются промежуточными продуктами β-окисления жирных кислот, оказались ошибочными.

Во-первых, в обычных условиях промежуточными продуктами β-окис-ления жирных кислот являются КоА-эфиры этих кислот, например β-окси-бутирил-КоА, ацетоацетил-КоА.

Во-вторых, β-оксибутирил-КоА, образующийся в печени при β-окисле-нии жирных кислот, имеет L-конфигурацию, в то время как β-оксибутират, обнаруживаемый в крови, представляет собой D-изомер. Именно β-окси-бутират D-конфигурации образуется в ходе метаболического пути синтеза β-окси-β-метилглутарил-КоА (3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА):

На первом этапе из 2 молекул ацетил-КоА образуется ацетоацетил-КоА. Реакция катализируется ферментом ацетил-КоА-ацетилтрансферазой (3-ке-тотиолазой). Затем ацетоацетил-КоА взаимодействует еще с одной молекулой ацетил-КоА. Реакция протекает под влиянием фермента гидро-ксиметилглутарил-КоА-синтетазы. Образовавшийся β-окси-β-метилглута-рил-КоА способен под действием гидроксиметилглутарил-КоА-лиазы расщепляться на ацетоацетат и ацетил-КоА.

Ацетоацетат восстанавливается при участии НАД-зависимой D-3-гид-роксибутиратдегидрогеназы, при этом образуется D-β-оксимасляная кислота (D-3-гидроксибутират). Следует подчеркнуть, что фермент специфичен по отношению к D-стереоизомеру и не действует на КоА-эфиры.

Существует второй путь синтеза кетоновых тел. Образовавшийся путем конденсации 2 молекул ацетил-КоА ацетоацетил-КоА способен отщеплять коэнзим А и превращаться в ацетоацетат. Этот процесс катализируется ферментом ацетоацетил-КоА-гидролазой (деацилазой):

Однако второй путь образования ацетоуксусной кислоты (ацетоацетата) не имеет существенного значения, так как активность деацилазы в печени низкая.

В настоящее время ясна молекулярная основа изречения, что «жиры сгорают в пламени углеводов». Известно, что ацетил-КоА, образовавшийся при окислении жирных кислот, включается в цикл трикарбоновых кислот в условиях, когда расщепление жиров и углеводов соответствующим образом сбалансировано. Включение ацетил-КоА в цикл Кребса зависит от доступности оксалоацетата для образования цитрата. Однако если расщепление жиров преобладает, судьба ацетил-КоА изменяется. Объясняется это тем, что в отсутствие углеводов или при нарушении их использования концентрация оксалоацетата снижается. При голодании или диабете окса-лоацетат расходуется на образование глюкозы и поэтому не может конденсироваться с ацетил-КоА. В таких условиях путь метаболизма аце-тил-КоА отклоняется в сторону образования ацетоацетата и D-3-гидрокси-бутирата, т.е. кетоновых тел.

В крови здорового человека кетоновые тела содержатся лишь в очень небольших концентрациях (в сыворотке крови 0,03–0,2 ммоль/л). При патологических состояниях (у лиц с тяжелой формой сахарного диабета, при голодании, а также у животных с экспериментальным острым стрептозотоциновым или аллоксановым диабетом) концентрация кетоновых тел в сыворотке крови увеличивается и может достигать 16–20 ммоль/л.

Следует подчеркнуть важную роль кетоновых тел в поддержании энергетического баланса. Кетоновые тела – поставщики «топлива» для мышц, почек и действуют, возможно, как часть регуляторного механизма с обратной связью, предотвращая чрезвычайную мобилизацию жирных кислот из жировых депо. Печень в этом смысле является исключением, она не использует кетоновые тела в качестве энергетического материала.

Как отмечалось, основным местом образования ацетоацетата и 3-гид-роксибутирата служит печень. Из митохондрий печени эти соединения диффундируют в кровь и переносятся к периферическим тканям.

Действительно, сердечная мышца и корковый слой почек предпочтительно используют в качестве «топлива» ацетоацетат, а не глюкозу.

В противоположность этому глюкоза является главным «топливом» для мозга у лиц, получающих сбалансированную пищу. При голодании и диабете мозг адаптируется к использованию ацетоацетата. Установлено, что в условиях длительного голодания 75% потребности мозга в «топливе» удовлетворяется за счет ацетоацетата.

Известно, что в периферических тканях 3-гидроксибутират (β-оксимас-ляная кислота) способен окисляться до ацетоацетата, а последний активируется с образованием соответствующего КоА-эфира (ацетоацетил-КоА). Ацетоацетат может быть активирован путем переноса КоА с сукцинил-КоА в реакции, катализируемой специфической КоА-трансферазой. Образовавшийся ацетоацетил-КоА далее расщепляется тиолазой с образованием 2 молекул ацетил-КоА, которые затем включаются в цикл Кребса:

Не исключено, что существует и второй путь активации ацетоацетата – это использование АТФ и HS-KoA аналогично тому, как при активации жирных кислот:

Предыдущая страница | Следующая страница

СОДЕРЖАНИЕ

Кетоновые тела — это… Что такое Кетоновые тела?

группа органических соединений, являющихся промежуточными продуктами жирового, углеводного и белкового обменов. К кетоновым телам относят β-оксимасляную и ацетоуксусную кислоты и ацетон, имеющие сходное строение и способные к взаимопревращениям. Появление повышенных количеств К. т. в крови и моче является важным диагностическим признаком, свидетельствующим о нарушении углеводного и жирового обменов. Главным путем синтеза К. т., происходящего в основном в печени, считается реакция конденсации между двумя молекулами ацетил-КоА (см. Коферменты), образовавшегося при β-окислении жирных кислот (см. Жировой обмен) или при окислительном декарбоксилировании пирувата (пировиноградной кислоты) в процессе обмена глюкозы и ряда аминокислот. Этот путь синтеза К. т. более других зависит от характера питания и в большей степени страдает при патологических нарушениях обмена веществ. При голодании, однообразном безуглеводистом питании и при недостаточной секреции инсулина использование ацетил-КоА в цикле трикарбоновых кислот подавляется, т.к. все метаболически доступные ресурсы организма превращаются в глюкозу крови. В этих условиях увеличивается синтез К. т. При повышении содержания К. т. в крови они начинают выводиться с мочой, а также с выдыхаемым воздухом в виде ацетона. Наиболее значительное повышение концентрации К. т. в крови (гиперкетонемия) наблюдается при диабетической (кетоацидотической) коме (см. Диабет сахарный). Интенсивное образование К. т. происходит при приеме с пищей так называемых кетогенных аминокислот (лейцина, тирозина, фенилаланина, изолейцина), некоторых белков и большого количества жиров (при усиленной мобилизации жира из жировых депо). Щелочные соли также проявляют кетогенный эффект, который обусловлен вызываемым ими нарушением функционирования цикла трикарбоновых кислот. Введение с пищей углеводов тормозит образование К. т. Инсулин стимулирует синтез жирных кислот из ацетил-КоА и активирует использование последнего в цикле трикарбоновых кислот, в результате чего снижается интенсивность синтеза К. т. У здорового взрослого человека в сыворотке крови содержится 34,4—430,5 мкмоль/л (0,2—2,5 мг/100 мл) кетоновых тел (в пересчете на ацетон), в эритроцитах концентрация К. т. меньше; с мочой за сутки выделяется 20—54 мг кетоновых тел. Такие концентрации К. т. не могут быть определены обычными методами, используемыми в клинике, поэтому принято считать, что в норме в крови к моче К. т. нет. Кетонемию и кетонурию наблюдают при сахарном диабете, углеводном голодании, лихорадочных состояниях, общем голодании и истощении (повышен кетогенез), приеме богатой кетогенными веществами пищи (усилен кетогенез), при приеме значительных количеств щелочных веществ, при состояниях после операций, гликогенозах I, II и VI типа (нарушен кетолиз), гиперинсулинизме, тиреотоксикозе, выраженной глюкозурии, акромегалии, гиперпродукции глюкокортикоидов, инфекционных болезнях (скарлатине, гриппе, туберкулезном менингите и др.) и тяжелых интоксикациях (например, при отравлении свинцом) и др. Следствием кетонемии являются метаболический Ацидоз, или кетоацидоз, и ацетоновое отравление (ацетон растворяет структурные липиды клеток), при которых нарушается транспорт глюкозы через биологические мембраны и резко угнетается деятельность ц.н.с.

Для определения К. т. используют методы и пробы, основанные на реакциях, специфичных либо для ацетона, либо для ацетоуксусной кислоты. Большое число методов количественного определения К. т. в крови и в моче основано на реакции с салициловым альдегидом (метод Нательсона).

В обычной практик, главным образом при исследовании мочи, для обнаружения К. т. применяют качественные пробы. Преимущество этих проб заключается в том, что они позволяют быстро, хотя и ориентировочно, выявить патологическое увеличение концентрации К. т.; при нормальном содержании К. т. эти пробы отрицательны. Наибольшее применение нашли нитропруссидные пробы (пробы Легаля, Ротеры, Ланге), которые специфичны главным образом для ацетоуксусной кислоты я основаны на реакции К. т. с нитропруссидом натрия, в результате чего в щелочной среде развивается красное окрашивание. На реакции ацетоуксусной кислоты с хлорным железом основана проба Герхардта (развитие фиолетово-красного окрашивания после добавления хлорного железа к фильтрату мочи, свободному от осадка фосфата железа; появившееся окрашивание свидетельствует о наличии К. т.). Реакций, специфичных для β-оксимасляной кислоты, не описано. Применяемая для определения β-оксимасляной кислоты проба Гардта предполагает предварительное окисление β-оксимасляной кислоты при помощи перекиси водорода в ацетоуксусную и дальнейшее определение с нитропруссидом натрия.

Для экспресс-определения К. т. выпускаются специальные таблетки, состоящие из смеси сухих реактивов, и бумажные полоски, импрегнированные реактивами, в состав которых входят нитропруссид натрия. После погружения такой полоски (или таблетки) в исследуемую жидкость (мочу или плазму крови) в случае положительной реакции образуется фиолетовое окрашивание, интенсивность которого сравнивают со стандартной цветной шкалой.

Библиогр.: Березов Т.Т. и Коровкин Б.Ф. Биологическая химия, М., 1982; Ленинджер А. Биохимия, пер. с англ., М., 1985; Ньюсхолм Э. и Старт К. Регуляция метаболизма, пер. с англ., с, 355, М., 1977; Хашен Р. и Шейх Д. Очерки по патологической биохимии, пер. с нем., с. 116, М., 1981.

Кетонурия — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Определение наличия ацетона в моче тест-полосками.

Кетонурия, ацетонурия — состояние, когда кетоновые тела появляются в моче. На практике этим кетоном является ацетон , который благодаря своему характерному запаху легко ощущается в моче в случае его высокой концентрации, что дополнительно сопровождается повышением концентрации кетонов в крови (так называемая кетонемия), которая вызывает образование метаболического ацидоза , а сам ацетон может ощущаться в выдыхаемом воздухе.

Ацетон в организме человека обычно вырабатывается в следовых количествах в результате расщепления жира путем неферментативного декарбоксилирования уксусной кислоты (CH 3 COCH 2 COOH). Биохимически, избыток кетонов в организме возникает, когда ацетилкофермент А не может быть использован в цикле Кребса.

Однако, клинически избыточное производство кетонов происходит в двух ситуациях:

Невозможность переваривать сахар из-за дефицита инсулина, который возникает при неконтролируемом диабете в случае чрезмерного β-окисления жиров, что может привести к голоду. Около 15% людей имеют кетонурию без каких-либо заболеваний. Другими редкими причинами кетонурии являются почечная гликозурия, гликогеноз, диета с низким содержанием углеводов (низкоуглеводная (англ.)русск. или Кетогенная диета) или высоким содержанием белка. Это состояние может также временно появиться в случае рвоты или лихорадки.

Лечение кетонурии является симптоматическим, то есть существующие нарушения должны быть компенсированы — нарушения уровня глюкозы, кислотно-щелочного и водно-электролитного баланса или адекватного баланса калорий.

Кетоновые тела[править | править код]

Кетоновые тела являются продуктом метаболизма жиров (кетогенеза (англ.)русск.) и включаются в себя бета-гидроксимасляную кислоту, ацетоуксусную кислоту и ацетон^[1]. Для организма кетоновые кислоты являются источником энергии и в нормальных условиях успевают перерабатываться, поэтому уровень концентрации в крови и моче поддерживается минимальный^[2]. В утренней моче количество кетоновых тел обычно незначительно^[1]. Появление повышенного количества кетоновых тел в моче и в крови является результатом ускоренного жирового обмена или низкого уровня метаболизма углеводов^[3]. В поддающихся измерениям величинах они обнаруживаются при концентрации в крови, превышающей 0,1—0,2 ммоль/л^[4]. Нормальной концентрацией в моче считается менее 0,3 мг/дл (0,05 ммоль/л)^[5]. При большом количестве кетоновых тел у мочи может появиться фруктовый запах^[1].

Кетонурия может наблюдаться при диабетическом кетоацитозе, при ограничениях в еде или голодании^[1], при лихорадке из-за инфекционного процесса^[6], на фоне алкоголизма, а также на фоне длительных тяжёлых физических нагрузок^[4]. Кетоновые тела в моче могут обнаруживаться на третьем семестре беременности, при схватках и родах, в послеродовом периоде, а иногда и в период грудного вскармливания. У новорождённых тоже может наблюдаться повышенное образование кетоновых тел, приводящее к кетонурии^[4]. У здоровых людей кетоновые тела в моче обнаруживаются лишь примерно в 1 % случаев^[7].

Клинические тесты обычно определяют уровень ацетоуксусной кислоты в моче, а термин «ацетон», которым часто называют тестирование на кетоновые тела, устарел. Сравнения тестов, учитывающих ацетон и не учитывающих его, показали, что значимо он не влияет на результаты тестов. В тестах обычно используется нитропруссидная реакция, при которой нитропруссид натрия (англ.)русск. реагирует с ацетоуксусной кислотой из мочи в специально подготовленной среде и даёт окраску, по которой можно определить наличие или условное количество кетоновых тел в моче^[8]. При этом результаты тестов сильно зависят от свежести собранной мочи, поскольку ацетоуксусная кислота быстро преобразуется в ацетон, а бактерии, рост которых может происходить в моче, если они в ней присутствуют, могут активно перерабатывать ацетоуксусную кислоту^[9].

1. ↑ ^{1 2 3 4} David M. Roxe. Urinalysis (англ.) // Clinical Methods: The History, Physical, and Laboratory Examinations / H. Kenneth Walker, W. Dallas Hall, J. Willis Hurst. — Boston: Butterworths, 1990. — ISBN 9780409900774. — PMID 21250145.
2. ↑ Free, 2018, Chapter 11, Ketone bodies, Biochemical and physiological aspects of ketone body metabolism.
3. ↑ Free, 2018, Chapter 11, Ketone bodies, Introduction.
4. ↑ ^{1 2 3} John P. Comstock, Alan J. Garber. Ketonuria (англ.) // Clinical Methods: The History, Physical, and Laboratory Examinations / H. Kenneth Walker, W. Dallas Hall, J. Willis Hurst. — Boston: Butterworths, 1990. — ISBN 9780409900774. — PMID 21250091.
5. ↑ Frances Talaska Fischbach, Marshall Barnett Dunning. A Manual of Laboratory and Diagnostic Tests (англ.). — Lippincott Williams & Wilkins, 2009. — 1350 p. — ISBN 9780781771948.
6. ↑ Елена Коноплева. Клиническая фармакология в 2 ч. Часть 1. Учебник и практикум для СПО (рус.). — Litres, 2019. — С. 75. — 347 с. — ISBN 9785041747503.
7. ↑ Free, 2018, Chapter 11, Ketone bodies, Clinical utility.
8. ↑ Free, 2018, Chapter 11, Ketone bodies, Methods.
9. ↑ Free, 2018, Chapter 11, Ketone bodies, Good results.

Янгсон Р., Коллинз; Энциклопедический словарь; Медицина , RTW, 1997 ISBN 83-86822-53-8