Кетоновые тела – что это

Кетоновые тела
представляют собой три водорастворимые молекулы (ацетоацетат, бета-гидроксибутират и их спонтанный продукт распада, ацетон), которые вырабатываются печенью из жирных кислот в периоды низкого потребления пищи (голодание), соблюдения диет, ограничивающих углеводы, длительных интенсивных физических нагрузок, алкоголизма и нелеченного (или неправильного леченного) сахарного диабета 1-го типа.

Эти кетоновые тела легко принимают ткани за пределами печени и превращают их в ацетил-СоА, который затем входит в цикл лимонной кислоты и окисляется в митохондриях для получения энергии. В головном мозге они также используются для превращения ацетил-СоА в длинноцепочечные жирные кислоты.

Кетоновые тела продуцируются печенью при перечисленных выше условиях в результате интенсивного глюконеогенеза. Это процесс выработки глюкозы из источников, не содержащих углеводов (не включая жирные кислоты). Поэтому они всегда выделяются в кровь печенью вместе с вновь выработанной глюкозой после того, как запасы гликогена оказываются истощенными (после 24 часов голодания).

Когда две молекулы ацетил-CoA теряют свои -CoA
(или группы Co-фермента А), они могут образовывать (ковалентный) димер, называемый ацетоацетатом. Бета-гидроксибутират представляет собой восстановленную форму ацетоацетата, в которой кетоновая группа превращается в спиртовую (или гидроксильную) группу. Оба вещества являются 4-углеродными молекулами, которые могут быть легко превращены обратно в ацетил-СоА большинством тканей тела с заметным исключением печени.

Ацетон представляет собой декарбоксилированную форму ацетоацетата, которая не может быть превращена обратно в ацетил-СоА, за исключением процесса детоксикации в печени, где она превращается в молочную кислоту, которая, в свою очередь, может быть окислена до пировиноградной кислоты и только затем в ацетил-СоА.

У кетоновых тел характерный запах, который легко обнаружить при дыхании людей при кетозе и кетоацидозе. Его часто называют фруктовым или похожим на средство для удаления лака для ногтей (которое обычно содержит ацетон или этилацетат).

Помимо ацетона, ацетоуксусной кислоты и бета-гидроксимасляной кислоты другие кетоновые тела, такие как бета-кетопентаноат и бета-гидроксипентаноат, могут быть созданы в результате метаболизма синтетических триглицеридов, таких как тригептаноин.

Содержание

1. Выработка кетоновых тел
2. Видео о кетоновых телах
3. Использование в сердце, мозге и мышцах
4. Кетоз и кетоацидоз
5. Воздействие на рН

Выработка кетоновых тел

Жиры, хранящиеся в жировой ткани, высвобождаются из жировых клеток в кровь как свободные жирные кислоты и глицерин, когда уровни инсулина снижаются, а уровни глюкагона и адреналина в крови повышаются.

Уровень глюкозы в крови может упасть между приемами пищи, голоданием, напряженными упражнениями. Жирные кислоты являются очень высокоэнергетическим топливом и поглощаются всеми метаболизирующими клетками, которые имеют митохондрии. Это связано с тем, что жирные кислоты могут быть метаболизированы только в митохондриях.

Красные кровяные тельца не содержат митохондрий и поэтому полностью зависят от анаэробного гликолиза для их энергетических потребностей. Нейроны центральной нервной системы также неспособны поглощать жирные кислоты, потому что последние не могут пройти гематоэнцефалический барьер. Во всех других тканях жирные кислоты, которые поступают в метаболизирующие клетки, объединяются с коферментами Ato, образующими цепи ацил-CoA. Они переносятся в митохондрии клеток, где они подразделяются на единицы ацетил-Co с помощью последовательности реакций, известных как β-окисление.

Ацетил-СоА, полученный путем-окисления, входит в цикл лимонной кислоты в митохондрии путем объединения с оксалоацетатом с образованием цитрата. Это приводит к полному сгоранию ацетильной группы ацетил-СоА до СО2 и воды. Выделяемая в этом процессе энергия захватывается в виде 1 молекулы ГТФ ,а 11 молекул АТФ на ацетильную группу (или молекулу уксусной кислоты) окисляются . Это судьба ацетил-СоА, где происходит β-окисление жирных кислот, за исключением некоторых случаев в печени.

Алкалоацетат в печени полностью или частично отвлекается на глюконеогенный путь во время голодания, соблюдения низкоуглеводной диеты, продолжительных напряженных упражнений и нелеченного сахарного диабета 1-го типа. В этих условиях оксалоацетат гидрируется до малата, который затем удаляется из митохондрии для превращения в глюкозу в цитоплазме клеток печени, откуда он высвобождается в кровь. Таким образом, в печени оксалоацетат недоступен для конденсации с ацетил-СоА, когда значительный глюконеогенез стимулируется низким (или отсутствующим) содержанием инсулина и высоким содержанием глюкагона в крови.

В этих условиях ацетил-СоА отводится к образованию ацетоацетата и бета-гидроксибутирата. Ацетоацетат, бета-гидроксибутират и их продукт спонтанного разложения, ацетон, часто, но неправильно, называют кетоновыми телами (поскольку они вовсе не «тела», а водорастворимые химические вещества). Кетоновые тела выделяются печенью в кровь.

Все клетки с митохондриями могут извлекать кетоновые тела из крови и преобразовывать их в ацетил-СоА, которые затем могут быть использованы в качестве топлива в циклах лимонной кислоты, поскольку никакая другая ткань не может отводить свой оксалоацетат в глюконеогенный путь таким образом, как делает это печень.

В отличие от свободных жирных кислот кетоновые тела могут пересекать гематоэнцефалический барьер. Поэтому они служат в качестве топлива для клеток центральной нервной системы, действуя как заменитель глюкозы, на которой эти клетки обычно выживают.

Возникновение высоких уровней кетоновых тел в крови во время голодания, соблюдения низкоуглеводной диеты и длительных тяжелых физических нагрузок может приводить к кетозу и его крайней форме из-за нелеченного сахарного диабета 1 типа, кетоацидозу.

Ацетоацетат обладает очень характерным запахом, ощутимым в дыхании и моче при кетозе. С другой стороны, большинство людей может чувствовать запах ацетона, чей «сладкий и фруктовый» аромат также характеризует дыхание людей с кетозом или, особенно, кетоацидозом.

Кетоновые тела представляют собой важный источник энергии для организма, особенно в условиях недостатка углеводов. Врачи отмечают, что они образуются в печени в процессе расщепления жиров и служат альтернативным топливом для клеток, особенно для нейронов и мышц. Это особенно актуально при низкоуглеводных диетах или голодании, когда уровень глюкозы в крови снижается.

Специалисты подчеркивают, что кетоновые тела могут оказывать положительное влияние на здоровье, улучшая когнитивные функции и способствуя снижению веса. Однако важно помнить, что их избыток может привести к кетозу, что в некоторых случаях может быть опасно. Поэтому врачи рекомендуют подходить к диетам, способствующим образованию кетоновых тел, с осторожностью и под контролем специалиста.

Кетоз: что это такое? В чем суть кетоза? Какие продукты помогают войти в кетоз?

Видео о кетоновых телах

Кетоз и кетоацидоз: в чем разница?

Использование в сердце, мозге и мышцах

Кетоновые тела можно использовать в качестве топлива, получая 2 молекулы ГТФ и 22 молекулы АТФ на молекулу ацетоацетата при окислении в митохондриях. Они переносятся из печени в другие ткани, где ацетоацетат и бета-гидроксибутират могут быть превращены в ацетил-СоА для получения восстановительных эквивалентов (НАДН и ФАДН2) через цикл лимонной кислоты.

Кетоновые тела не могут использоваться в качестве топлива печенью, потому что в ней отсутствует фермент β-кетоацил-CoA-трансфераза, также называемый тиофоразой. Ацетон в низких концентрациях поглощается печенью и подвергается детоксикации через метилглиоксальный путь, который заканчивается лактатом. Ацетон в высоких концентрациях из-за длительного голодания или кетогенной диеты поглощается клетками, отличными от клеток в печени, и переходит на другой путь через 1,2-пропандиол. Хотя путь следует за другой серией шагов, требующих АТФ, 1,2-пропандиол можно превратить в пируват.

Сердце предпочтительно использует жирные кислоты в качестве топлива в нормальных физиологических условиях. Однако в кетотических условиях оно может эффективно использовать кетоновые тела для этой цели.

Мозг получает часть своих потребностей в топливе из кетоновых тел, когда уровень глюкозы ниже обычного (например, во время голодания, интенсивных физических упражнений, низкоуглеводной диеты и у новорожденных). В случае низкой концентрации глюкозы в крови большинство других тканей используют альтернативные источники топлива, помимо кетоновых тел и глюкозы (например, жирные кислоты), но у мозга есть обязательную потребность в глюкозе.

После того, как диета меняется для снижения потребления глюкозы в крови в течение 3 дней, мозг получает 25% своей энергии от кетоновых тел. Примерно через 4 дня этот уровень достигает 70% (на начальных стадиях мозг не сжигает кетоны, так как они являются важным субстратом для синтеза липидов в головном мозге). Кроме того, кетоны, полученные из омега-3 жирных кислот, могут снизить ухудшение познавательной способности в старости.

Кетоновые тела — это молекулы, которые образуются в организме во время метаболизма жиров. Они становятся важным источником энергии, особенно когда уровень глюкозы в крови низок, например, при голодании или низкоуглеводной диете. Многие люди отмечают, что переход на кетогенную диету помогает им снизить вес и улучшить уровень энергии. Однако мнения о кетоновых телах разнятся: одни считают их панацеей для похудения и повышения работоспособности, другие же предупреждают о возможных побочных эффектах, таких как кето-грипп или проблемы с пищеварением. Важно помнить, что каждый организм уникален, и прежде чем вносить кардинальные изменения в рацион, стоит проконсультироваться с врачом или диетологом.

Кетоны. Кетогенез. Когда образуются кетоновые тела. Кетоз и Кетоацидоз. Какие ткани питаются кетонам

Кетоз и кетоацидоз

У здоровых людей кетоновые тела вырабатываются постоянно печенью, а затем используются тканями за ее пределами. Концентрация их в крови поддерживается на уровне около 1 мг/дл. Экскреция в моче очень низкая и неопределяемая при обычных анализах мочи.

Когда скорость синтеза кетоновых тел превышает скорость использования, их концентрация в крови увеличивается. Это состояние известно как кетонемия. За этим следует кетонурия – выделение кетоновых тел в моче. Общая картина кетонемии и кетонурии обычно называется кетозом. Запах ацетоацетата и/или ацетона в дыхании является общей особенностью кетоза.

Когда больной диабетом типа 1 страдает от события биологического стресса (инфекция, сердечный приступ или физическая травма) или не может управлять достаточным количеством инсулина, он может впадать в патологическое состояние гипергликемического кетоацидоза. В этих условиях низкий или отсутствующий уровень инсулина в крови в сочетании с неоправданно высокими концентрациями глюкагона побуждают печень вырабатывать глюкозу с неуклонно увеличивающейся скоростью, вызывая превращение ацетил-СоА, являющегося результатом бета-окисления жирных кислот, в кетоновые тела. В результате повышаются их уровни, из-за чего снижается рН плазмы крови, что рефлексивно стимулирует почки к выделению очень кислой мочи.

Высокие уровни глюкозы и кетонов в крови также пассивно попадают в мочу (способность почечных канальцев реабсорбировать глюкозу и кетоны из канальцевой жидкости, будучи переполненными большими объемами этих веществ, фильтруемых в канальцевую жидкость). Полученный осмотический диурез глюкозы вызывает удаление воды и электролитов из крови, что приводит к потенциально фатальному обезвоживанию.

У людей, которые соблюдают низкоуглеводную диету, также будет развиваться кетоз. Его иногда называют пищевым, но уровень концентрации кетоновых тел составляет порядка 0,5-5 мМ, тогда как патологический кетоацидоз – 15-25 мМ.

Процесс кетоза в настоящее время исследуется на эффективность в улучшении симптомов болезни Альцгеймера.

Воздействие на рН

Если уровень кислот (ацетоуксусная кислота и бета-гидроксимасляная кислота) повышается слишком сильно, уровень рН крови снижается, что приводит к кетоацидозу, осложнению нелеченного диабета типа I, а иногда и к его стадии II типа.

Вопрос-ответ

Что показывают кетоновые тела?

Если в моче обнаружены кетоновые тела, это означает, что организм использует жиры для получения энергии. Может быть много причин, вызывающих кетонурию, наряду с сопутствующими симптомами. Симптомы возникают, когда организм не в состоянии утилизировать углеводы. Что приводит к сжиганию жира у пациентов с диабетом.

Что такое кетоны простыми словами?

Кетоны — это органические соединения, являющиеся производными насыщенных алифатических углеводородов. Характерной чертой является наличие в их молекулах карбонильной группы (=С=О), связанной с двумя алкильными группами. Благодаря своим свойствам кетоны являются важными компонентами в химической промышленности.

Чем опасны кетоновые тела в моче?

В организме при этом также образуются и кетоновые тела (токсины), которые в избытке оказывают негативное влияние на органы, особенно чувствительны к ним мозговые клетки, при влиянии на них, у человека возникает опасное коматозное состояние.

Чем опасно накопление кетоновых тел?

При избыточном образовании кетоновых тел и/или нарушении их утилизации периферическими тканями, сопровождающимся накоплением в крови ацетона, ацетоацетата и бета-оксибутирата, происходит нарушение гомеостаза и расстройство функции различных органов и систем.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите, как кетоновые тела влияют на уровень энергии. Понимание того, как они используются организмом в качестве альтернативного источника энергии, поможет вам лучше оценить их роль в диете и физической активности.

СОВЕТ №2

Проконсультируйтесь с врачом или диетологом перед началом кетогенной диеты. Это поможет избежать возможных негативных последствий для здоровья и даст возможность получить индивидуальные рекомендации.

СОВЕТ №3

Обратите внимание на источники жиров в вашем рационе. Для достижения оптимального уровня кетоновых тел важно выбирать полезные жиры, такие как авокадо, орехи и оливковое масло, вместо трансжиров и насыщенных жиров.

СОВЕТ №4

Следите за своим состоянием во время перехода на кетогенную диету. Некоторые люди могут испытывать “кето-грипп” в начале, поэтому важно быть внимательным к своему самочувствию и при необходимости корректировать диету.