Ako sú na tom ketónové telieska FOODPUNK
Akosi sme už počuli, že ketónové telá majú byť dobré. Tiež, že vznikajú, keď skonzumujete len veľmi málo sacharidov. Ale kde v tele sú tieto ketolátky vyrobené presne? A ako to funguje?
Ketónové telieska sa tvoria v pečeni. Ich syntéza sa nazýva ketogenéza. Predpokladom pre ketogenézu je dlhšie obdobie pôstu alebo veľmi nízkosacharidová strava. Ako som popisoval v minulom článku, keď sa postíte alebo sa zaobídete bez sacharidov, z tukových zásob sa odbúrava viac mastných kyselín. Krvou sa dostávajú do pečene. Mastné kyseliny sa dostanú aj do svalov a ďalších orgánov, kde sa úplne rozdelia na vodu a CO2. Získaná energia sa využíva na pohyb svalov alebo iné orgánové činnosti. Pečeň na druhej strane už nedokáže držať krok s odbúravaním, keď je veľmi vysoký prísun mastných kyselín. Pred cyklom kyseliny citrónovej je takpovediac džem.
Nie všetky mastné kyseliny sa rozkladajú v pečeni
Predstavte si, že cyklus kyseliny citrónovej je horská dráha. Funguje to iba dovtedy, kým sa všetky vozidlá, ktoré jazdia, v určitom okamihu vrátia do cieľa. Cestujúci vystúpia a nastúpia noví hostia. Čo sa stane, ak sa vozne umiestnia na vedľajšiu koľaj? Starým cestujúcim je umožnené stále vystupovať, auto však po nastúpení nových cestujúcich už nezastavuje, namiesto toho je vypnuté. Je tam zápcha. Počasie je slnečné, ale nie príliš teplé - ideálne na jazdu na horskej dráhe - a takmer každý si chcel urobiť kolo v zábavnom parku. Lenže autá už jednoducho nie sú. Poradie sa predlžuje, až kým sa ľudia nebudú trápiť a neurazia sa. Hľadáte ďalšiu atrakciu. Potom rafting na divokej vode. Toto je ketogenéza. Cyklus kyseliny citrónovej je zaneprázdnený. Nepríjemný. Takže všetky mastné kyseliny prechádzajú do ketogenézy!
Zvyšné mastné kyseliny produkujú ketolátky
Dobre Aký vtipálek však zabezpečuje, aby sa autá na horských dráhach dostali uprostred rušného dňa na vlečku? Pravda je, že sa to vlastne deje neustále, pretože vozne sú neustále odstavované z vedľajšej koľajovej dráhy a opravuje ich odborník. Ale je toľko rezervných automobilov, že pre každé auto, ktoré jazdí na vedľajšiu koľaj, sa kotúľa späť na trať a udržuje prevádzku. Potom náš pracovník údržby musel spať ...
Preložené do jazyka biochemikov a odborníkov na výživu, automobily s horskou dráhou sú oxaloacetát. Toto udržuje cyklus kyseliny citrónovej v chode a neustále sa točí v kruhoch. Na začiatku kola cyklu s kyselinou citrónovou oxaloacetát absorbuje aktivovanú drvenú mastnú kyselinu. Pripojia sa a urobia okruh, s niekoľkými úpravami, ktoré sa dejú pozdĺž cesty (to je skutočná akčná horská dráha). Na konci kola sa zvyšky mastných kyselín oddelia od oxaloacetátu a oxaloacetát prijme nového „cestujúceho“. Oxaloacetát však nie je nijako zvlášť stabilný a pri teplote tela sa veľmi ľahko odbúrava, preto ho treba neustále dopĺňať. Na to potrebujete sacharidy. Áno, počuli ste dobre. Ach nie, strach. Potrebuje telo sacharidy? Určite preto, aby sa vyrobilo dostatočné množstvo oxaloacetátu. Preto staré príslovie „tuky spaľujú v plameni sacharidov“.
Ketogenéza prebieha v mitochondriách pečeňových buniek
Ale náš metabolizmus je malý chytrý chlapík. Len si myslí: „... ach, nenechám sa príliš stresovať, rafting na divokej vode je tiež v pohode. Možno je to iba humbuk o tejto horskej dráhe s cyklom kyseliny citrónovej a nakoniec sa mi dokonca viac páči rafting na divokej vode ketogenézy ... “. Hneď ako sa to stane, všetky mastné kyseliny, ktoré si už nenašli miesto v cykle kyseliny citrónovej, prechádzajú do ketogenézy. Tento spôsob nie je o nič lepší ani horší. Je proste iný. Ketogenéza je ukrytá v mitochondriách, v sile bunky. Pamätajte, že sme stále v pečeni.
V prvom kroku sú spojené dva rovnaké prvky
Ketogenéza je rozdelená do troch krokov. Inými slovami: náš rafting na divokej vode má tri akčné prvky. Do kanoe sa dostanete vždy sami, ale hneď na začiatku sú navzájom spojené dve kanoe. Niečo ako tandem. Vedecky povedané, dve molekuly acetyl-CoA (to sú aktivované a rozdrvené mastné kyseliny) kondenzujú na acetoacetyl-CoA (tandem). Zodpovedný zamestnanec sa nazýva acetoacetyl-CoA tioláza. Jeho prezývka je T2. Rovnako ako ostatní zamestnanci má oblečenú košeľu v zábavnom parku. Namiesto „tímu“ sa hovorí „enzým“. Toto je skupina aktívnych zamestnancov.
Tretí prvok je pripojený
Tandem robí kolo na tobogáne…. zrazu ... ach šok, z pravej strany prichádza kanoe. Z trysiek prúdi zhora voda, všetci obyvatelia navlhnú a jediným kanoe veľkým trhnutím zasiahne tandem. Moment šoku. Potom sa všetci smejú, pretože je to súčasť zábavy. Tretie kanoe pripojil k ostatným aj zamestnanec. Vo vedeckej nemčine: Tretia molekula acetyl-CoA kondenzuje s predtým vytvoreným acetoacetyl-CoA a 3-hydroxy-3-metylglutaryl-CoA. Našťastie má táto vec z 3 kanoe aj prezývku: HMG-CoA. Áno, viem, nijako zvlášť fantazijný. Ale aspoň krátko! Mimochodom, zamestnanec, ktorý pripojil tretie kanoe, sa volá Mitochondriálna HMG-CoA syntáza. Priatelia mu hovoria mHS.
A opäť sa oddeľujú - vzniká ketónové telo
Rafting na divokej vode by nebol zábavný, keby to teraz skončilo. Obyvatelia zväčšujú niekoľko rýchlikov, takmer vypadnú z kanoe, zmoknú a užívajú si. V treťom kroku ketogenézy sa HMG-CoA štiepi na acetoacetát a acetyl-CoA. Acetoacetát je prvý ketónový produkt, ktorý sa vytvorí. Takže pre kanoe sa cesta končí tu. Dve kanoe sú stále spojené, ale obyvateľ tretej kanoe má, bohužiaľ, pri sebe kľúč na zámok medzi dvoma pripojenými kanoe. Už sa nedajú oddeliť. Tandem je navždy spojený s acetyl-CoA. Mimochodom, tretí zamestnanec bol zamestnancom! HMG-CoA lyáza. Oddelila jedno kanoe od druhého.
Ostatné ketolátky sa vytvárajú cielenou premenou a spontánnym rozpadom
Ako vznikajú ďalšie dva ketolátky? Druhé ketónové telo, 3-hydroxybutyrát, je vyrobené z acetoacetátu. Toto jednoducho prevedie iný zamestnanec. Kanoe môže magicky meniť svoj tvar. Opúšťame zábavný park. Pretože podľa mojich skúseností s raftingom na divokej vode kanoe nikdy magicky nezmenilo svoj tvar. V metabolizme je však možné takmer všetko. Maaagic! Alebo jednoducho: chémia.
Tretie ketónové telo, acetát, sa vytvorí, keď sa acetoacetát spontánne rozpadne na dve časti.
Samotná pečeň nemôže používať ketolátky. Uvoľňujú sa preto do krvi a sprístupňujú sa ostatným orgánom. V nasledujúcom článku vysvetlím, ako sa dajú ketónové telieska opäť premeniť na energiu.
Mimochodom: Ketónové telieska môžu byť tvorené nielen z mastných kyselín, ale aj z určitých aminokyselín, takzvaných ketogénnych aminokyselín.
Ketogenéza opísaná podrobne a vedecky
Chceš vedieť, čo sú to ketolátky? To ste sa dočítali v tomto článku .
Chceli by ste vedieť, ktorý blázon prichádza s takýmito porovnaniami? Čítali ste to tu .
Chceli by ste niektorým bodom porozumieť ešte lepšie? Potom neváhajte napísať komentár. Spoločenstvo a ja sme radi, že celú vec vysvetlíme podrobnejšie.
Keď už hovoríme o detailoch: tu je ďalšia schéma, biochemická reakčná cesta. Takto vyzerajú všetky molekuly s ich chemickým štruktúrnym vzorcom. Ak chcete vedieť ešte viac podrobností a nemáte chuť na porovnávanie detských zábavných parkov: Po biochemickej schéme prichádza koncentrovaná veda. Na rovinu a plný technických výrazov. To isté, opísané inak.
Ilustrácia: Autorské práva Marina Lommel/Foodpunk GmbH
Vedecky vysvetlená ketogenéza
V ketogenéze sa acetyl-CoA, ktorý pochádza z β-oxidácie mastných kyselín, enzymaticky prevádza na AcAc a 3HB. Tento proces prebieha v mitochondriách hepatocytov.
Acetyl-CoA produkovaný β-oxidáciou mastných kyselín sa úplne oxiduje na H20 a CO2 v neketogénnej metabolickej situácii v cykle kyseliny citrónovej. K tomu kondenzuje s oxaloacetátom, ktorý je nestabilný pri telesnej teplote a používa sa tiež na kataplerotickú reakciu glukoneogenézy, a preto sa musí kontinuálne doplňovať anaplerotickou reakciou syntézy z pyruvátu. Pyruvát je dostupný iba v dostatočnom množstve prostredníctvom glykolýzy, čo znamená, že oxaloacetát nie je k dispozícii v dostatočnom množstve v prípade nedostatku glukózy nalačno alebo pri diéte s extrémne nízkym obsahom sacharidov, aby aktívne aktivoval cyklus kyseliny citrónovej pre zvýšený prísun acetyl-CoA z β-oxidácie. udržať. Nadmerná ponuka acetyl-CoA sa teraz privádza do ketogenézy.
Ketogenéza je konkrétne rozdelená do troch krokov:
V prvom kroku sa dve molekuly acetyl-CoA kondenzujú na acetoacetyl-CoA. Táto reverzibilná reakcia je katalyzovaná enzýmom acetoacetyl-CoA tioláza (β-ketotioláza, T2).
Acetyl-CoA + Acetyl-CoA ↔ Acetoacetyl-CoA + CoA
V druhom kroku sa kondenzuje tretia molekula acetyl-CoA s predtým vytvoreným acetoacetyl-CoA a 3-hydroxy-3-metylglutaryl-CoA (HMG-CoA). Táto reakcia je nevratná a je katalyzovaná mitochondriálnou HMG-CoA syntázou (mHS).
Acetyl-CoA + acetoacetyl-CoA → 3-hydroxy-3-metylglutaryl-CoA + CoA
V treťom kroku ketogenézy sa HMG-CoA štiepi na acetoacetát a acetyl-CoA pomocou HMG-CoA lyázy.
3-hydroxy-3-metylglutaryl-CoA → acetoacetát + acetyl-CoA
Aj keď 3HB chemicky nie je ketón, je v medicíne známy ako ketónové telo spolu s AcAc, pretože 3HB a AcAc sa môžu navzájom veľmi rýchlo premeniť.
Acetoacetát + NADH + H + ↔ 3-hydroxybutyrát + NAD+
Interkonverzia je katalyzovaná 3-hydroxybutyrát dehydrogenázou, enzýmom závislým od NAD.
AcAc sa rozkladá spontánnou dekarboxyláciou bez enzymatickej katalýzy na acetón, ktorý je prchavý, nemôže sa ďalej metabolizovať, a preto sa vylučuje močom a vydychovaným vzduchom. Enzymatická konverzia AcAc na 3HB tak slúži na úsporu energie, pretože 3HB sa už nemôže spontánne rozpadnúť na acetón.
Ketogénne aminokyseliny sú tiež východiskovou látkou pre syntézu ketolátok. Leucín a lyzín sú ketogénne aminokyseliny, izoleucín, tryptofán, tyrozín a fenylalanín môžu mať ketogénne aj glukogénne účinky. Leucín, čo sa týka množstva, najdôležitejšej ketogénnej aminokyseliny, sa štiepi priamo na HMG-CoA, ale súčasne stimuluje sekréciu inzulínu, čo zase inhibuje ketogenézu.
Zdroje a zaujímavá literatúra:
Fukao T, Lopaschuk GD, Mitchell GA. 2004. Cesty a kontrola metabolizmu ketolátok na okraji biochémie lipidov. Prostaglandíny Leukot Essent Fatty Acids, 70 (3): 243-251.
Reichard GA, Owen OE, Haff AC, Paul P, Bortz WM. 1974. Produkcia a oxidácia ketónových teliesok u obéznych ľudí nalačno. J Clin Invest, 53 (2): 508-515.
Stipanuk MH, Caudill MA. 2013. Biochemické fyziologické a molekulárne aspekty výživy človeka. Tretie vydanie vo Philadelphii: Elsevier Saunders, 379-381.