Ugrás a tartalomhoz

A biokémia alapjai

Wunderlich Lívius, Szarka András (2014)

Typotex Kiadó

A ketontestek

A ketontestek

A ketontestek nem lipidek, részben átfedő metabolizmusuk miatt mégis ebben a fejezetben tárgyaljuk az átalakulásaikat. A ketontestek olyan tápanyagok, amely alternatív tápanyagforrást jelentenek a glükóz és zsírsavak helyett. Nagy mennyiségben hosszan tartó éhezés eredményeképpen keletkeznek. Ilyenkor főleg olyan szövetek használják fel, amelyek nem tudnak zsírsavat használni. Ilyen például az idegszövet, ugyanis a zsírsavak nem tudnak átjutni a vér-agy gáton. Éhezés során az idegszövet a glükóz-szükségletének akár 50%-át is pótolhatja ketontestekkel.

Ketontestek szintézise

A ketontestek a májsejtek mitokondriumában keletkeznek acetil-KoA-ból. Éhezés során a máj glükózt gyárt. A glukoneogenezis során felhasználódnak a citrátköri intermedierek (oxálacetát). Az éhezés következtében a zsírszövetben mobilizálódnak a trigliceridek, a zsírsavak eljutnak a májba. Itt a β-oxidáció során acetil-KoA keletkezik belőlük, az oxidáció során felszabaduló elektronok a mitokondriális elektrontranszport-láncba kerülnek, segítségükkel ATP termelődik. A keletkezett acetilcsoportok azonban nem tudnak tovább oxidálódni a citrátköri intermedierek hiánya miatt. Ezeket az acetilcsoportokat valahogy el kell távolítani a KoA-molekulákról, hogy azok további zsírsav-oxidációs folyamatban részt vehessenek. Ennek a folyamatnak a során keletkeznek a ketontestek.

A ketontestek képződésének kezdeti lépései megegyeznek a koleszterin-szintézis indító lépéseivel (azzal a különbséggel, hogy a ketontestek a kizárólag a májsejt mitokondriumában keletkeznek). Két acetil-KoA-ból ketotioláz segítségével acetoacetil KoA és KoA keletkezik, majd egy harmadik acetil-KoA és HMG-KoA-szintáz enzim segítségével HMG-KoA keletkezik újabb KoA felszabadulása mellett. Itt azonban a ketontestek szintézise már eltér a koleszterinétől: a HMG-KoA egy HMG-KoA-liáz enzim segítségével acetoacetáttá és acetil-KoA-vá hidrolizál. A keletkezett acetoacetát az egyik ketontest. Az acetoacetát NADH és β-hidroxi-butirát-dehidrogenáz enzim segítségével β-hidroxi-butiráttá redukálódhat, ami a másik ketontest. A ketontestek kijutnak a mitokondriumból és a májsejtből, és mivel vízben jól oldódnak, a vérrel eljutnak a célszervekig (a vér-agy gáton is képesek átdiffundálni). Az acetoacetát spontán veszíthet CO2-t, miközben acetonná alakul (9.19. ábra). Az aceton a harmadik ketontest. Az acetonból már nem tudunk energiát kinyerni, azt a tüdőben kilélegezzük (régóta éhező embernek acetonos a lehelete).

9.19. ábra -


Ketontestek felhasználódása

A ketontestek eljutnak a célszervekhez, ott a sejtek felveszik őket, még a mitokondriumba is bejutnak. Itt a β-hidroxibutirát visszaalakulhat acetoacetáttá, miközben NAD redukálódik. A NADH-ról a mitokondriális elektrontranszport-láncra kerülnek az elektronok. Az actoacetát két úton kapcsolódhat az energiatermelés folyamatához. Egyrészt egy, a májban nem létező enzim, a szukcinil-KoA/3-ketoacil-KoA-transzferáz segítségével a szukcinil-KoA-ról a KoA átkerül az acetoacetátra; acetoacetil-KoA és szukcinát keletkezik. A másik úton az acetoactát két ATP energiáját felhasználódva kapcsolódhat a KoA-hoz, acetoacetil-KoA, AMP és két Pi keletkezik. Az acetoacetil-KoA a ketotiolázzal két acetil-KoA-vá alakul, amely azután be tud lépni a citrátkörbe (9.20. ábra). Mivel csak a máj (és kisebb mértékben a vese) termel glükózt, a többi szövetben normálisan működik a citrátkör, ezekben a szövetekben éhezéskor is termelődik energia acetil-KoA-ból.

9.20. ábra -


Cukorbetegség

Az egyik leggyakoribb, széles tömegeket érintő népbetegség a cukorbetegség (diabétesz). Jellemző tünete a fokozott vizeletürítés, aminek következménye lehet a kiszáradás, súlyosabb esetben a hiperozmoláris kóma. A fokozott veseműködés vesekárosodásokhoz vezethet. A magas vércukorszint hosszabb távon az érrendszer sejtjeinek membránjában és az extracelluláris térben lévő fehérjék hiperglikációjához, a fehérjék fiziológiás tulajdonságainak megváltozásához, ezáltal az érrendszer károsodásához vezethet. A szemgolyó érrendszerének abnormális struktúrája és működése károsíthatja a retinát, ezért a diabétesz egyik súlyos szövődménye lehet a vakság.

A diabétesznek két típusa van, melyeket római számokkal I-es és II-es típusúnak neveznek. Az I-es típusú az inzulinhiányos diabétesz, ekkor a pankreász inzulin-termelő β-sejtjei többnyire valamilyen autoimmun-betegség következtében elpusztulnak, ezért az étkezések után nem jut inzulin a véráramba. Ennek következtében a szövetek folyamatosan úgy érzékelik, mintha éheznének. A zsírok nem tudnak lerakódni a zsírszövetbe, illetve onnan mobilizálódnak, ami kóros soványságot okozhat. A máj is úgy érzékeli, hogy állandóan glukózt kell termelnie, tehát a glukoneogenezis során elhasználja a citrátköri intermediereket. A májba bejutó zsírsavak végigmennek a β-oxidáció folyamatán, de az acetilcsoportokat a citrátkör nem tudja felvenni, ezért azokból ketontestek keletkeznek. A sok ketontest és a felszabaduló/nem raktározódó zsírsavak savas kémhatásúak, a vérben ketoacidózist okozhatnak. Ez a vér pH-jának csökkenését, ezáltal mentális zavarokat, akár kómát is okozhat. Az ilyen típusú, kezeletlen diabéteszben szenvedőket fel lehet ismerni acetonos leheletükről. A betegséget jól lehet kezelni étkezés előtti inzulin-injekciók adásával.

A II-es típusú az ún. időskori diabétesz (szemben az előbb ismertetettel, amelyet fiatalkori diabétesznek neveznek). Itt a fő ok a kövérség; a túltápláltság miatt a perifériális szervekben válaszreakcióként inzulin-rezisztencia alakul ki, ami az inzulin-jelpálya alulműködését eredményezi. Ennek megfelelően a zsír- és izomszövet nem veszi már fel a rengeteg glükózt, a vér cukorszintje tartósan magas lesz, ami a fent említett okok miatt súlyos szervi bajokat okozhat. A β-sejtek próbálják egyre több inzulin termelődésével kompenzálni a magas vércukorszintet, ami egyre nagyobb rezisztenciához, végső soron akár a β-sejtek túlműködés miatti pusztulásához vezethet.