أنواع التولد الكيتوني لهيئات الكيتون والتوليف والتدهور



ال cetogénesis هي العملية التي يتم بواسطتها الحصول على أسيت أسيتات ، هيدروكسي بيتايتر والأسيتون ، والتي تسمى مجتمعة أجسام الكيتون. يتم تنفيذ هذه الآلية المعقدة والمنظمة بدقة في الميتوكوندريا ، من هدم الأحماض الدهنية.

يتم الحصول على أجسام الكيتون عند تعرض الكائن الحي لفترات طويلة من الصيام. على الرغم من أن هذه المستقلبات يتم تصنيعها في الغالب في خلايا الكبد ، إلا أنها توجد كمصدر مهم للطاقة في الأنسجة المختلفة ، مثل عضلات الهيكل العظمي وأنسجة القلب والدماغ..

Β-hydroxybutyrate و acetoacetate هما مستقلبات تستخدم كركائز في عضلة القلب وقشرة الكلى. في الدماغ ، تصبح أجسام الكيتون مصادر هامة للطاقة عندما يستنفد الجسم احتياطي الجلوكوز.

مؤشر

  • 1 الخصائص العامة
  • 2 أنواع وخصائص الهيئات كيتون
  • 3 توليف الهيئات كيتون
    • 3.1 شروط التولد الكيتون
    • 3.2 آلية
    • 3.3 β الأكسدة والتولد الكيتون ترتبط
    • 3.4 تنظيم β الأكسدة وتأثيرها على التولد الكيتون
  • 4 تدهور
  • 5 الأهمية الطبية لهيئات الكيتون
    • 5.1 داء السكري وتراكم أجسام الكيتون
  • 6 المراجع

الخصائص العامة

يعتبر التولد الكيتون وظيفة فسيولوجية مهمة للغاية أو مسار استقلابي. بشكل عام ، يتم تنفيذ هذه الآلية في الكبد ، على الرغم من أنه قد تم إجراؤها في الأنسجة الأخرى القادرة على استقلاب الأحماض الدهنية.

تشكيل أجسام الكيتون هو المشتق الأيضي الرئيسي لأسيتيل COA. يتم الحصول على هذا المستقلب من المسار الأيضي المعروف باسم الأكسدة β ، وهو تدهور الأحماض الدهنية.

يحدد توفر الجلوكوز في الأنسجة التي تحدث فيها أكسدة the المصير الأيضي لأسيتيل COA. في حالات معينة ، يتم توجيه الأحماض الدهنية المؤكسدة بالكامل تقريبًا إلى تخليق أجسام الكيتون.

أنواع وخصائص أجسام الكيتون

جسم الكيتون الرئيسي هو أسيت أسيتات أو أسيت أسيتيك ، الذي يتم تصنيعه في الغالب في خلايا الكبد. وتستمد الجزيئات الأخرى التي تشكل أجسام الكيتون من الأسيتات.

يؤدي تخفيض حمض الأسيتوسيتيك إلى ظهور D-β-hydroxybutyrate ، وهو الجسم الكيتون الثاني. الأسيتون مركب يصعب تحلله وينتج عن طريق تفاعل تلقائي من نزع الكربوكسيل من أسيت أسيتات (لذلك لا يتطلب تدخل أي إنزيم) ، عندما يكون موجودا بتركيزات عالية في الدم.

تم ترتيب تعيين أجسام الكيتون وفقًا للاتفاقية ، نظرًا لأنه بالمعنى الدقيق للكلمة ، لا تتمتع hyd-hydroxybutyrate بوظيفة الكيتون. هذه الجزيئات الثلاثة قابلة للذوبان في الماء مما يسهل نقلها في الدم. وتتمثل مهمتها الرئيسية في توفير الطاقة لبعض الأنسجة مثل العضلات الهيكلية والقلب.

إن الإنزيمات المشاركة في تكوين أجسام الكيتون موجودة أساسًا في خلايا الكبد والكلى ، وهو ما يفسر سبب كون هذين الموقعين المنتجين الرئيسيين لهذه المستقلبات. يحدث تركيبها فقط وحصريا في مصفوفة الميتوكوندريا من الخلايا.

بمجرد تصنيع هذه الجزيئات ، فإنها تدخل في مجرى الدم وتذهب إلى الأنسجة التي تتطلبها ، حيث تتحلل إلى أسيتيل COA.

توليف الهيئات كيتون

شروط الكيتون

مصير التمثيل الغذائي للأسيتيل - لجنة الزراعة من الأكسدة depends يعتمد على متطلبات التمثيل الغذائي للكائن الحي. يتأكسد هذا إلى CO2 و ح2أو عن طريق دورة حامض الستريك أو تخليق الأحماض الدهنية ، إذا كان استقلاب الدهون والكربوهيدرات مستقرًا في الجسم.

عندما يحتاج الجسم إلى تكوين الكربوهيدرات ، يتم استخدام أوكسالو أسيتات لتصنيع الجلوكوز (تكوين السكر) بدلاً من بدء دورة حمض الستريك. يحدث هذا ، كما ذكر ، عندما يكون الجسم غير قادر على الحصول على الجلوكوز ، في حالات مثل الصوم لفترات طويلة أو وجود مرض السكري.

نتيجة لهذا ، يتم استخدام أسيتيل COA الناتجة عن أكسدة الأحماض الدهنية لإنتاج أجسام الكيتون..

تقنية

تبدأ عملية التولد الكيتون من منتجات الأكسدة: الأسيتيل- CoA أو الأسيتيل- CoA. عندما تكون الركيزة هي الأسيتيل - CoA ، فإن الخطوة الأولى تنطوي على تكثيف جزيئين ، وهو تفاعل يحفزه الأسيتيل - CoA transferase ، لإنتاج الأسيتيل - CoA.

يتم تكثيف Acetacetyl-CoA مع acetyl-CoA ثالثًا بواسطة عمل سينسيز HMG-CoA ، لإنتاج HMG-CoA (β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA). يتحلل HMG-CoA إلى الأسيتات والأسيتيل عن طريق عمل HMG-CoA lyase. وبهذه الطريقة يتم الحصول على أول جسم كيتوني.

يتم تقليل أسيتوسيتات إلى hyd-هيدروكسي بويتري بواسطة تدخل هيدروجينيكاز β-هيدروكسي بويترات. رد الفعل هذا يعتمد على NADH.

جسم كيتون الأسيتوسيتات الرئيسي هو حمض β-keto ، الذي يخضع لإزالة الكربوكسيل اللاإنزيمي. هذه العملية بسيطة وتنتج الأسيتون وأول أكسيد الكربون2.

هذه السلسلة من ردود الفعل وبالتالي يثير الهيئات كيتون. يمكن نقل هذه المواد القابلة للذوبان في الماء بسهولة عبر مجرى الدم ، دون الحاجة إلى الربط بهيكل زلالي ، كما هو الحال في الأحماض الدهنية غير القابلة للذوبان في الوسط المائي.

ترتبط الأكسدة والتولد الكيتون

استقلاب الأحماض الدهنية ينتج ركائز لتولد الكيتون ، لذلك يرتبط هذان المساران وظيفيا.

يعتبر Acetoacetyl-CoA مثبطًا لاستقلاب الأحماض الدهنية ، لأنه يوقف نشاط هيدروجيناز أسيل CoA وهو أول إنزيم للأكسدة β. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يمارس أيضًا تثبيط على ترانسفيز الأسيتيل و سينازاز HMG-CoA.

يمثل إنزيم إنزيم HMG-CoA ، الذي يخضع لـ CPT-I (إنزيم مشارك في إنتاج أسيل كارنيتيني في أكسدة)) ، دورًا تنظيميًا مهمًا في تكوين الأحماض الدهنية.

تنظيم β الأكسدة وتأثيرها على التولد الكيتون

تغذية الكائنات الحية ينظم مجموعة معقدة من الإشارات الهرمونية. ترسب الكربوهيدرات والأحماض الأمينية والدهون المستهلكة في النظام الغذائي في شكل الدهون الثلاثية في الأنسجة الدهنية. الأنسولين ، وهو هرمون الابتنائية ، ويشارك في تخليق الدهون وتشكيل ثلاثي الجلسرين.

على مستوى الميتوكوندريا ، يتم التحكم في أكسدة by عن طريق دخول ومشاركة بعض الركائز في الميتوكوندريا. يقوم إنزيم CPT I بتركيب Acyl Carnitine من Acyl CoA.

عندما يتم تغذية الكائن الحي ، يتم تنشيط أسيتيل كربوكسيلاز الأسيتيل ويزيد السترات من مستويات إنزيم CPT I ، بينما يتناقص الفسفرة (تفاعل دوري معتمد على AMP).

هذا يتسبب في تراكم malonyl CoA ، الذي يحفز تخليق الأحماض الدهنية ويمنع الأكسدة ، ومنع دورة غير مجدية التي يتم إنشاؤها.

في حالة الصيام ، يكون نشاط الكربوكسيلاز منخفضًا جدًا حيث تم تخفيض مستويات إنزيم CPT I وتم تفسيره وتفعيل وتعزيز أكسدة الدهون ، مما سيسمح لاحقًا بتكوين أجسام الكيتون من الاسيتيل- CoA.

انحطاط

تنتشر أجسام الكيتون خارج الخلايا حيث يتم توليفها ونقلها إلى الأنسجة المحيطية بواسطة مجرى الدم. في هذه الأنسجة يمكن أن تتأكسد من خلال دورة حمض الكربوكسيل.

في الأنسجة المحيطية ، تتأكسد hyd-hydroxybutyrate إلى acetoacetate. بعد ذلك ، يتم تنشيط أسيت أسيتات الحالية عن طريق إنزيم ترسباتاز إنزيم 3-كيتوسيل- CoA.

Succinyl-CoA بمثابة متبرع COA يصبح سكسينات. يحدث تنشيط أسيتوسيتات لمنع succinyl-CoA من أن يصبح سكسينات في دورة حامض الستريك ، مع التوليف المقترن لـ GTP من خلال عمل سينسيز succinyl-CoA.

يخضع إنتاج الأسيتيل- CoA الناتج إلى انقسام ثيوليتي ينتج جزيئين أسيتيل - CoA مدمجين في دورة حمض الكربوكسيليك ، المعروفة باسم دورة كريبس..

تفتقر خلايا الكبد إلى الترانسفيز 3-ketoacyl-CoA ، مما يمنع تنشيط هذا المستقلب في هذه الخلايا. وبهذه الطريقة ، يُضمن ألا تتأكسد أجسام الكيتون في الخلايا التي أنتجت فيها ، ولكن يمكن نقلها إلى الأنسجة التي تتطلب نشاطها..

الأهمية الطبية لهيئات الكيتون

في جسم الإنسان ، يمكن أن تتسبب التركيزات العالية من أجسام الكيتون في الدم في حالات خاصة تسمى الحماض وكيتونيا.

يتوافق تصنيع هذه المستقلبات مع هدم الأحماض الدهنية والكربوهيدرات. أحد أكثر الأسباب شيوعًا لحالة التولد الكيتون المرضي هو التركيز العالي لشظايا بيكربونات الخل التي لا تتحلل بواسطة مسار أكسدة حمض الكربوكسيل..

نتيجة لذلك ، هناك زيادة في مستويات أجسام الكيتون في الدم التي تزيد عن 2 إلى 4 ملغم / 100 نيوتن ووجودها في البول. هذه النتائج في اضطراب عملية التمثيل الغذائي وسيطة من الأيض قال.

عيوب معينة في عوامل الغدة النخامية العصبية التي تنظم تدهور وتخليق أجسام الكيتون ، إلى جانب اضطرابات في التمثيل الغذائي للهيدروكربونات ، هي سبب حالة فرط بوتاسيوم الدم.

داء السكري وتراكم أجسام الكيتون

داء السكري (النوع 1) هو مرض يصيب الغدد الصماء ويسبب زيادة في إنتاج أجسام الكيتون. يعطل إنتاج الأنسولين غير الكافي نقل الجلوكوز إلى العضلات والكبد والأنسجة الدهنية ، وبالتالي يتراكم في الدم.

الخلايا في حالة عدم وجود الجلوكوز تبدأ عملية تكوين السكر في الدم وتدهور الدهون والبروتينات لاستعادة التمثيل الغذائي. نتيجة لذلك ، تنخفض تركيزات أوكسال أسيتات ويزيد أكسدة الدهون.

ثم هناك تراكم لـ acetyl-CoA ، والذي في حالة عدم وجود oxaloacetate لا يمكن أن يتبع مسار حامض الستريك ، مما يسبب إنتاجًا عاليًا لهيئات الكيتون ، وهو ما يميز هذا المرض.

يتم اكتشاف تراكم الأسيتون من خلال وجوده في البول وتنفس الأشخاص الذين يعانون من هذه الحالة ، وهو في الواقع أحد الأعراض التي تشير إلى ظهور هذا المرض..

مراجع

  1. Blázquez Ortiz، C. (2004). التولد الكيتون في الخلايا النجمية: التوصيف والتنظيم والدور المحتمل للخلايا (أطروحة الدكتوراه ، جامعة كومبلوتنسي مدريد ، خدمة المنشورات).
  2. Devlin، T. M. (1992). كتاب الكيمياء الحيوية: مع الارتباطات السريرية.
  3. غاريت ، ر. هـ ، وغريشام ، سي. م. (2008). كيمياء حيوية. طومسون بروكس / كول.
  4. McGarry، J. D.، Mannaerts، G. P.، & Foster، D. W. (1977). دور محتمل لـ malonyl-CoA في تنظيم أكسدة الأحماض الدهنية الكبدية وتولد الكيتون. مجلة الفحص السريري ، 60(1) ، 265-270.
  5. Melo، V.، Ruiz، V. M.، & Cuamatzi، O. (2007). الكيمياء الحيوية للعمليات الأيضية. Reverte.
  6. Nelson، D.L.، Lehninger، A.L.، & Cox، M.M (2008). مبادئ Lehninger في الكيمياء الحيوية. ماكميلان.
  7. Pertierra، A. G.، Gutiérrez، C. V.، and Others، C. M. (2000). أساسيات الكيمياء الأيضية. التحرير Tébar.
  8. Voet، D.، & Voet، J. G. (2006). كيمياء حيوية. Ed. Panamericana Medical.