32. Локалізація біосинтезу та утилізація кетоновіх тіл, біологічне значення. Метаболізм кетонових тіл в умовах патологіїї (цукровий діабет, голодування).
У печінці існує фізіологічно важливий шлях утилізації ацетил-КоА, що призводить до утворення молекул альтернативного метаболічного палива - кетонових тіл (ацетоацетат, бета-гідроксибутират, ацетон).
Ферментативні реакції утворення кетонових тіл:
1. Ацетил-КоА + Ацетил-КоА → Ацетоацетил-КоА (фермент: тіолаза)
2. Ацетоацетил-КоА + Ацетил-КоА → бета-ГОМК (реакція відбувається в мітохондріях, фермент: бета-ГОМК-синтетаза)
3. Бета-ГОМК → Ацетоацетат + Ацетил-КоА (фермент: бета-ГОМК-ліаза)
4. Ацетоацетат + НАДН + Н → бета-гідроксибутират (фермент: бета-гідроксибутиратдегідрогеназа; реакція перебігає в цьому напрямку за умов високого співвідношення НАДН/Н, тобтто в умовах голодування)
5. Ацетон утворється шляхом нефермент. декарбоксиюлювання ацетоацетату або при дії ацетоацетатдекарбоксилази)
Реакції утилізації кетонових тіл:
Після утворення в гепатоцитах кетонові тіла (переважно ацетоацетат) виходять у кров і трансп. у периф. тканини, де виступають як субстрати біологічного окислення.
1. Активація ацетоацетату с утворенням ацетоацетил-КоА.
1.1. Ацетоацетат + Сукциніл-КоА → Сукцинат + Ацетоацетил-КоА
1.2. Ацетоацетат + АТФ + KoA-SH → Ацетоацетил-КоА + АМФ + ФФн
1. Ацетоацетил-КоА + KoA-SH → 2 Ацетил-КоА (окислюються в ЦТК; фермент: тіолаза)
Ацетон видаляється легенями, збільшення ацетону спостерігається при декомпенсованому цукровому діабеті. Ацетоацетат є важливим джерелом енерг. палива для міокарда, скелетних м’язів, коркового шару нирок. В умовах голодування ацетоацетат стає переваж. субстратом окислення для головного мозку.
Метаболізм кетонових тіл в умовах патології:
У нормі концентрація 10-20 мг/л. В умовах патології спостерігається кетонемія, кетонурія. Біохімічною основою зростання конц. кетонових тіл є зменшення ступеня утилізації Ацетил-КоА в ЦТК внаслідок поруш. вуглеводного обміну. Входження Ацетил-КоА в ЦТК залежить від наявності оксалоацетату, необхідного для утворення цитрату. Кількість оксалоацетату залежить від кількості пірувату, яке утворюється після розщеплення глюкози. Через знижене надходження в організм глюкози (голодування, цукровий діабет) оскалоацетат спрямовується на шлях глюконеогенезу, тому Ацетил-КоА використовується для утворення кетонових тіл. Ацетил-КоА також накопичується через підвищене бета-окислення ЖК.
В умовах відсутності необхідної терапії концентрація кетонових тіл може зростати в десятки разів, супроводжуючись порушенням кислотно-лужного балансу і розвитком метаболічного кетоацидозу.