1.酮體的生成過(guò)程:
酮體是在肝細(xì)胞線粒體中生成的,其生成原料是脂肪酸β-氧化生成的乙酰CoA。首先是二分子乙酰CoA在硫解酶作用下脫去一分子輔酶A,生成乙酰乙酰CoA。��
在3-羥-3-甲基戊二酰CoA(hydroxy methyl glutaryl�CoA,HMG�CoA)合成酶催化下,乙酰乙酰CoA再與一分子乙酰CoA反應(yīng),生成HMG�CoA,并釋放出一分子輔酶。這一步反應(yīng)是酮體生成的限速步驟。
HMG-CoA裂解酶催化HMG-CoA生成乙酰乙酸和乙酰CoA,后者可再用于酮體的合成。
線粒體中的β-羥丁酸脫氫酶催化乙酰乙酸加氫還原(NADH+H+作供氫體),生成β-羥丁酸,此還原速度決定于線粒體中[NADH+H+]/[NAD+]的比值,少量乙棧酸可自行脫羧生成丙酮。
上述酮體生成過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)循環(huán)過(guò)程,又稱為雷寧循環(huán)(lynen cycle),兩個(gè)分子乙酰CoA通過(guò)此循環(huán)生成一分子乙酰乙酸(見(jiàn)圖5-12)。
酮體生成后迅速透過(guò)肝線粒體膜和細(xì)胞膜進(jìn)入血液,轉(zhuǎn)運(yùn)至肝外組織利用。
2.酮體的利用過(guò)程
骨骼肌、心肌和腎臟中有琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶(succinyl�Coa thiophorase),在琥珀酰CoA存在時(shí),此酶催化乙酰乙酸活化生成乙酰乙酰CoA。�
心肌、腎臟和腦中還有硫激酶,在有ATP和輔酶T存在時(shí),此酶催化乙酰化酸活化成乙酰乙酰CoA。
經(jīng)上述兩種酶催化生成的乙酰乙酰CoA在硫解酶作用下,分解成兩分子乙酰CoA,乙酰CoA主要進(jìn)入三羧酸循環(huán)氧化分解。
丙酮除隨尿排出外,有一部分直接從肺呼出,代謝上不占重要地位,肝外組織利用乙酰乙酸和β-羥丁酸的過(guò)程可用下圖表示(圖5-13)。
肝細(xì)胞中沒(méi)有琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶和乙酰乙酸硫激酶,所以肝細(xì)胞不能利用酮體。
肝外組織利用酮體的量與動(dòng)脈血中酮體濃度成正比,自中酮體濃度達(dá)70mg/dl時(shí),肝外組織的利用能力達(dá)到飽和。腎酮閾亦為70mg/dl,血中酮體濃度超過(guò)此值,酮體經(jīng)腎小球的濾過(guò)量超過(guò)腎小管的重吸收能力,出現(xiàn)酮尿癥。腦組織利用酮體的能力與血糖水平有關(guān),只有血糖水平降低時(shí)才利用酮體。
3.酮體生成的意義
(1)酮體易運(yùn)輸:長(zhǎng)鏈脂肪酸穿過(guò)線粒體內(nèi)膜需要載體 肉毒堿轉(zhuǎn)運(yùn),脂肪酸在血中轉(zhuǎn)運(yùn)需要與白蛋白結(jié)合生成脂酸白蛋白,而酮體通過(guò)線粒體內(nèi)膜以及在血中轉(zhuǎn)運(yùn)并不需要載體 。
(2)易利用:脂肪酸活化后進(jìn)入β-氧化,每經(jīng)4步反應(yīng)才能生成一分子乙酰CoA,而乙酰乙酸活化后只需一步反應(yīng)就可以生成兩分子乙酰CoA,β-羥丁酸的利用只比乙酰乙酸多一步氧化反應(yīng)。因此,可以把酮體看作是脂肪酸在肝臟加工生成的半成品。
(3)節(jié)省葡萄糖供腦和紅細(xì)胞利用:肝外組織利用酮體會(huì)生成大量的乙酰CoA,大量乙酰CoA
抑制丙酮酸脫氫酶系活性,限制糖的利用。同時(shí)乙酰CoA還能激活丙酮酸羧化酶,促進(jìn)糖異生。肝外組織利用酮體氧化供能,就減少了對(duì)葡萄糖的需求,以保證腦組織、紅細(xì)胞對(duì)葡萄糖的需要。腦組織不能利用長(zhǎng)鏈脂肪酸,但在饑餓時(shí)可利用酮體供能,饑餓5?周時(shí)酮體供能可多達(dá)70%。
(4)肌肉組織利用酮體,可以抑制肌肉蛋白質(zhì)的分解,防止蛋白質(zhì)過(guò)多消耗,其作用機(jī)理尚不清楚。
(5)酮體生成增多常見(jiàn)于饑餓、妊娠中毒癥、糖尿病 等情況下。低糖高脂飲食也可使酮體生成增多。