МЕТАБОЛИЗМ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ

Жизнь современного человека имеет большой минус. Чем благополучнее мы живем, тем больше у нас возникает проблем с здоровьем. Основной проблемой связанной с массой тела в 21 веке является ожирение и анорексия. Средства массовой информации внушают молоды девушкам и подросткам стандарты красоты на грани истощения. Люди жертвуют своим здоровьем, но не задумываются о последствиях. Не многие понимают, что длительное голодание большой стресс для организма и поэтому в не происходят изменения, иногда необратимые. В норме процесс поступления питательных веществ и их затраты примерно совпадают. При недостаточном их поступлении организм может синтезировать собственные, однако с определенными последствиями для себя. Взамен на не поступающие с пищей жирные кислоты и глюкозу организм синтезирует так называемые кетоновые тела.

Как уже было упомянуто, кетоновые тела синтезируются про длительном голодании. Этому способствует снижение инсулин-глюкагонового индекса в крови и активация глюкагоном и кортизолом липолиза. Все ткани организма, кроме нервной,  используют освободившиеся жирные кислоты для получения энергии. Для восстановления дефицита энергии для мозга в печени синтезируются кетоновые тела, к которым относятся: ацетоуксусная кислота, β-оксимасляная кислота, ацетон.

Повышение липолиза и содержания в крови ВЖК активирует бета-окисление в печени, в результате образуется много Ацетил-КоА. Из двух молекул Ацетила-КоА, при помощи тиолазы образуется ацетоацетил-КоА. Из него путем последующего поступления и отщепления ацетильной группы образуется свободный ацетоацетат. Он так же может выходить в кровь, восстанавливаться до β-гидроксибутирата. В больших количествах эти вещества могут превращаться в ацетон, который не используется ни одной тканью организма.[3]

При нормальном сбалансированном питании сложно обнаружить кетокислоты в крови. Концентрация кетоновых тел в крови и в тканях обычно очень низка, и составляет 0,12-0,30 ммоль/л. В крови количество кетоновых тел составляет 1-3 мг, в моче - 40мг. Однако при длительном голодании их количество может значительно повышаться. Развивается кетонемия.

Естественно, что организм не будет оставлять в крови ненужные ему вещества. Не подвергаясь метаболизму, ацетон выводится вместе с мочой (кетонурия) и с выдыхаемыми парами воздуха.

Кетоновые тела обладают большим энергетическим потенциалом. При их окислении образуется 26 молекул АТФ. Это меньше, чем при расщеплении жиров, но больше чем глюкозы.[6]

В норме процессы синтеза и использования кетоновых тел уравновешены. Регуляцию их соотношения осуществляет ГМГ-КоАсинтаза. Этот фермент синтезируется при повышении концентрации глюкагона и адреналина в крови.

Так как этот фермент активируется при низких значениях ацетила-КоА, то при больших затратах кофермента в синтезе кетоновых тел, его концентрация увеличивается и происходит активация фермента. Этот фермент так регулирует скорость синтеза кетоновых тел, что при его накоплении она уменьшается.

Образовавшиеся кетоновые тела окисляются в митохондриях по реакции:

Ацетоацетат + Сукцинил-КоА → Ацетоацетил-КоА- КоА + Сукцинат.

Эту реакцию ферментирует сукцинил-КоА-ацето-ацетат-КоА-трансфераза. Как уже говорилось, при этом образуется 26 молекул АТФ. [5]

Подводя итог, можно сказать, что роль кетоновых тел в регуляции метаболизма очень высока. В условиях стресса или кратковременного голодания они служат запасными источниками энергии для всего организма. Однако длительное голодание может вывести эту систему из равновесия и будут развиваться опасные последствия.

Кетоацидоз - это значительное накопление кетоновых тел в крови, более 3мг/дл или более 0,2 ммоль/л. При таком состоянии происходит уменьшение щелочного резерва (компенсированный ацидоз) или сдвиг pH в кислую сторону (некомпенсированный кетоацидоз). Это объясняется тем, что кетоновые кислоты растворимы в воде и диссоциируют с образованием протонов водорода, которые и вызывают изменение pH. Накопление протонов в крови нарушает связывание кислорода гемоглобином, влияет на ионизацию функциональных групп белков, нарушая их конформацию и функцию. Очень тяжелые формы ацидоза являются причиной смерти при сахарном диабете. [4]

Конечно, кетацидадоз обнаруживается не только при сахарном диабете и длительном голодании.

Различают также первичный (наследуемый) кетоацидоз и ацетонемический (вторичный). При этом склонность к ацетонемии можно рассматривать как энзимопатию при недостаточности некоторых ферментов:

• глюкозо-6-фосфатазы;
• снижение этерификации НЭЖК в цитозоле клеток в реакции с КоА-SH;
• нарушение образования ацил-КоА и далее ацетил-КоА;
• нарушение в митохондриях синтеза оксалацетата (щавелевой кислоты), которая необходима в цикле Кребса;

Такой кетоацидоз могут спровоцировать острые заболевания, развитие сахарного диабета, нарушение питания и функции эндокринных желез, например, гипертиреоз. Любая из этих причин сопровождается нарушением поглощения митохондриями субстратов на уровне внутренней мембраны.[2]

Определить кетоацидоз можно разными методами. К эмпирическим относится запах ацетона из рта больного и его мочи. При этом так же возможно наличие общих симптомов отравления, таких как слабость, головокружение, тошнота и другие. К современным методам диагностики относятся:

• Сбор жалоб и анамнеза (сопутствующие заболевания, нарушения питания)
• Общий осмотр (сухость кожи и слизистых, снижение артериального давления, запах ацетона, нарушение сознания и другие)
• Лабораторные исследования (анализ уровня глюкозы и кетоновых в крови, анализ мочи на ацетон и кетоновые тела, определение ионов в крови (натрий, калий), уровней мочевины, креатинина, хлоридов, бикарбоната, лактата, общий анализ крови и мочи, определение рН крови.).

Определение наличия ацетона и значение pH в моче производят при помощи тест-полосок. Которые пропитаны индикатором. При погружении их в мочу они меняют цвет. По степени яркости окраски можно судить об изменении pH.

Таким образом, кетоацидоз не только результат повышенного образования кетоновых тел в печени, но и проявление ферментопатий и работы цикла Кребса. Совокупность всех этих отклонений может привести к стойкому изменению pH и развитию кетоацидотической комы, при которой митохондрии не получают субстраты для окисления и цикла трикарбоновых кислот. После определения кетоацидоза, для его лечения вводят раствор глюкозы, для восстановления энергетического баланса в крови. [1]

Люди часто думают, что они умнее природы. Использую радикальные методы похудения, они избавляются от лишнего веса, но зато приобретают проблемы со здоровьем. В организме человека заложено, что на любое вмешательство он отвечает противодействием. Так, для восстановления энергии не полученной с пищей, организм синтезирует собственные энергетические субстраты. В результате, происходит изменение pH, которое негативно влияет на организм. При помощи этого механизма природа пытается сохранить постоянство гомеостаза, но не всегда справляется. Для того, чтобы не испытывать свой организм, каждый человек должен следить за своим питанием и образом жизни. Не стоит жертвовать здоровьем ради постоянно меняющихся стандартов красоты, а лучше беречь то, что необходимо каждому человеку.

Список литературы:

1. Демидова И. Ю. Кетоацидотическая кома и кетоацидоз. //Клиническая и лабораторная диагностика, №9 – 1997. 14с.
2. Коткина Т.И., Титов В.Н., Пархимович Р.М. Иные представления о β-окислении жирных кислот в пероксисомах, митохондриях и кетоновые тела. Диабетическая, ацидотическая кома как острый дефицит ацетил-КоА и АТФ// Клиническая лабораторная диагностика, № 3 – 2014. 14с.
3. Литвицкий П. Ф. Расстройства липидного обмена//Вопросы современной педиатрии. Т.11 №6.2012 – 48 с.
4. Малышев В. Д. «Кислотно-основное состояние и водно-электролитный баланс в интенсивной терапии//Учебная литература для студентов медицинских вузов» /М. Медицина. №2. 2005 – 4с.
5. Северин С.Е. Биологическая химия с упражнением и задачами. Учебник//5-е изд. 2003. - 405-408с.
6. Титов В. Н. Лисицин Д. М. Различные идеи об образовании кетоновых тел, β-окислении жирных кислот и патогенез кетоацидоза//Клиническая лабораторная диагностика. №3. 2005 – 3-9с.