ケトン体生成は、一緒にケトン体と呼ばれるアセト酢酸、βヒドロキシ酪酸およびアセトンが得られるプロセス、です。この複雑で細かく調整されたメカニズムは、脂肪酸の異化作用からミトコンドリアで起こります。
ケトン体の取得は、体が完全な断食期間にさらされたときに行われます。これらの代謝産物は、主に肝細胞で合成されますが、骨格筋などのさまざまな組織や心臓組織や脳組織の重要なエネルギー源として発見されています。
ソース：Sav vas
Β-ヒドロキシ酪酸とアセト酢酸は、心筋と腎臓の皮質の基質として使用される代謝産物です。脳では、体がブドウ糖の蓄積を使い果たすと、ケトン体は重要なエネルギー源になります。
一般的な特性
ケトゲネシスは非常に重要な生理学的機能または代謝経路と考えられています。一般に、このメカニズムは肝臓で起こりますが、脂肪酸を代謝できる他の組織で実行できることが示されています。
ケトン体の形成は、アセチル-CoAの主な代謝誘導です。この代謝産物は、脂肪酸の分解であるβ酸化として知られている代謝経路から得られます。
β酸化が起こる組織でのグルコースの利用可能性は、アセチル-CoAの代謝運命を決定します。特定の状況では、酸化脂肪酸はほぼ完全にケトン体の合成に向けられています。
ケトン体の種類と性質
主要なケトン体はアセトアセテートまたはアセト酢酸で、主に肝細胞で合成されます。ケトン体を構成する他の分子は、アセトアセテートに由来します。
アセト酢酸の還元により、2番目のケトン体であるD-β-ヒドロキシブチレートが生成されます。アセトンは、血液中に高濃度で存在する場合、分解が困難で、アセトアセテートの自然脱炭酸反応によって生成されるため、酵素の介入は必要ありません。
厳密に言えばβ-ヒドロキシブチレートはケトン機能を持たないため、慣例によりケトン体の指定が行われています。これらの3つの分子は水に溶け、血中での輸送を促進します。その主な機能は、骨格筋や心筋などの特定の組織にエネルギーを供給することです。
ケトン体の形成に関与する酵素は、主に肝臓と腎臓の細胞にあり、これらの2つの場所がこれらの代謝産物の主な生産者である理由を説明しています。その合成は、細胞のミトコンドリアマトリックスのみで発生します。
これらの分子が合成されると、血流を通過して、それらを必要とする組織に向かい、そこでアセチル-CoAに分解されます。
ケトン体の合成
ケトン体形成の条件
β-酸化によるアセチル-CoAの代謝運命は、体の代謝要件に依存します。これは、脂質と炭水化物の代謝が体内で安定している場合、クエン酸回路または脂肪酸の合成を介してCO 2とH 2 Oに酸化されます。
身体が炭水化物の形成を必要とする場合、クエン酸回路を開始する代わりに、オキサロ酢酸がグルコースの製造（糖新生）に使用されます。これは、前述のように、断食が長引いたり、糖尿病が存在する場合など、体がグルコースを取得できない場合に発生します。
このため、脂肪酸の酸化によって生じるアセチル-CoAは、ケトン体の生成に使用されます。
機構
ケトン体形成プロセスは、β酸化の生成物であるアセトアセチル-CoAまたはアセチル-CoAから始まります。基質がアセチルCoAの場合、最初のステップは、アセチルCoAトランスフェラーゼによって触媒される2つの分子の縮合で構成され、アセトアセチルCoAを生成します。
アセトアセチル-CoAは、HMG-CoAシンターゼの作用により3番目のアセチル-CoAと縮合し、HMG-CoA（β-ヒドロキシ-β-メチルグルタリル-CoA）を生成します。HMG-CoAは、HMG-CoAリアーゼの作用により、アセトアセテートとアセチル-CoAに分解されます。このようにして、最初のケトン体が得られます。
アセト酢酸は、β-ヒドロキシ酪酸デヒドロゲナーゼの介入により、β-ヒドロキシ酪酸に還元されます。この反応はNADHに依存しています。
主要なアセトアセテートケトン体は、非酵素的脱炭酸を受けるβ-ケト酸です。このプロセスは簡単で、アセトンとCO 2を生成します。
したがって、この一連の反応により、ケトン体が生じます。これらは水に可溶であるため、水性媒体に不溶である脂肪酸の場合のように、アルブミン構造に固定する必要なしに、血流を通して容易に輸送することができます。
Β-酸化とケトン体形成は関連しています
脂肪酸代謝はケトン体形成の基質を生成するため、これら2つの経路は機能的に関連しています。
アセトアセチル-CoAは、β-酸化の最初の酵素であるアシル-CoAデヒドロゲナーゼの活性を停止するため、脂肪酸代謝の阻害剤です。さらに、それはまたアセチルCoAトランスフェラーゼとHMG CoAシンターゼの抑制を発揮します。
酵素HMG-CoAシンターゼは、CPT-I（β-酸化におけるアシルカルニチンの生成に関与する酵素）に従属し、脂肪酸の形成において重要な調節的役割を果たします。
β酸化の調節とケトン体形成への影響
生物への摂食は、一連の複雑なホルモン信号を調節します。食事で消費される炭水化物、アミノ酸、脂質は、脂肪組織にトリアシルグリセロールの形で蓄積されます。同化ホルモンであるインスリンは、脂質の合成とトリアシルグリセロールの形成に関与しています。
ミトコンドリアレベルでは、β酸化はミトコンドリア内のいくつかの基質の侵入と関与によって制御されます。CPT I酵素は、細胞質のアシルCoAからアシルカルニチンを合成します。
体に栄養が与えられると、アセチルCoAカルボキシラーゼが活性化され、クエン酸がCPT Iレベルを増加させますが、リン酸化（サイクリックAMPに依存する反応）は減少します。
これはマロニルCoAの蓄積を引き起こし、それは脂肪酸の合成を刺激し、それらの酸化をブロックし、無駄なサイクルが生成されるのを防ぎます。
空腹時の場合、CPT I酵素のレベルが低下し、リン酸化されて脂質の酸化が活性化および促進されるため、カルボキシラーゼ活性は非常に低くなり、その後、ケトン体が形成されます。アセチル-CoA。
劣化
ケトン体は、それらが合成された細胞から拡散し、血流によって末梢組織に輸送されます。これらの組織では、トリカルボン酸回路を介して酸化される可能性があります。
末梢組織では、β-ヒドロキシ酪酸がアセト酢酸に酸化されます。続いて、存在するアセトアセテートは、酵素3-ケトアシル-CoAトランスフェラーゼの作用により活性化される。
Succinyl-CoAは、それ自体をコハク酸に変換することにより、CoAドナーとして機能します。アセトアセテートの活性化は、スクシニル-CoAがクエン酸サイクルでコハク酸に変換されるのを防ぐために起こり、スクシニル-CoAシンターゼの作用によるGTPの合成が組み合わされます。
結果として得られるアセトアセチル-CoAはチオール分解を受け、クレブス回路としてよく知られているトリカルボン酸回路に組み込まれる2つのアセチル-CoA分子を生成します。
肝臓細胞は3-ケトアシル-CoAトランスフェラーゼを欠いており、この代謝産物がこれらの細胞で活性化されるのを防ぎます。このようにして、ケトン体は、それらが生成された細胞内で酸化しないことが保証されますが、それらの活性が必要な組織に転送することができます。
ケトン体の医学的関連性
人体では、血中の高濃度のケトン体がアシドーシスやケトン血症と呼ばれる特別な状態を引き起こす可能性があります。
これらの代謝産物の製造は、脂肪酸と炭水化物の異化に対応しています。病理学的ケトン体形成状態の最も一般的な原因の1つは、トリカルボン酸酸化経路によって分解されない高濃度の二炭酸酢酸フラグメントです。
結果として、血中のケトン体のレベルが2〜4 mg / 100 Nを超え、尿中に存在します。これはこれらの代謝産物の中間代謝の妨害をもたらす。
ケトン体の分解と合成を調節する下垂体神経腺因子の特定の欠陥は、炭化水素の代謝の障害とともに、高ケトン血症の状態の原因です。
糖尿病とケトン体の蓄積
真性糖尿病（1型）は、ケトン体の産生を増加させる内分泌疾患です。不十分なインスリン産生は、筋肉、肝臓、脂肪組織へのブドウ糖の輸送を無効にし、血液中に蓄積します。
グルコースが存在しない細胞は、糖新生のプロセスと脂肪とタンパク質の分解を開始して、それらの代謝を回復します。結果として、オキサロ酢酸の濃度が低下し、脂質の酸化が増加します。
次に、アセチルCoAの蓄積が発生します。これは、オキサロ酢酸が存在しない場合、クエン酸経路をたどることができず、この疾患に特徴的なケトン体の高生産を引き起こします。
アセトンの蓄積は、この状態にある人々の尿と息の中に存在することで検出され、実際にはこの疾患の症状を示す症状の1つです。
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