Как кетонните тела стават енергия FOODPUNK
Кетонните тела се произвеждат в черния дроб и след това попадат в кръвта. Те са малки и лесно се разтварят във вода. Така те могат чудесно да бъдат транспортирани през цялото тяло. Но как органите, които обикновено изгарят глюкозата, изведнъж получават енергия от кетонните тела?
В последната статия въведох кетогенеза - производството на кетонни тела в черния дроб. Не знаеш ли още Прочетете го отново бързо! Ще чакам толкова дълго.
Черният дроб не може да направи нищо с кетонни тела
В самия черен дроб липсва определен ензим за генериране на енергия от кетонни тела. Колегата се нарича 3-кетокиселина CoA трансфераза. Ако се върнем към сравнението на увеселителния парк, можете да си представите черния дроб като определен парк. В Европапарк просто няма същите атракции и влакчета, както в Дисниленд. Дори същите служители. Черният дроб е Europapark. Атракциите са определени метаболитни пътища, а служителите са ензимите. Ако наистина искам да имам атракция от Дисниленд, тогава мога да хленча на персонала в Europapark толкова дълго, това не помага. Просто трябва да отида в Дисниленд. И нашите кетонни тела също мислят така. Европа парк? Няма замъка на Дисни? Е, тогава просто ще си тръгна. Вероятно сме направили служителите в Rust толкова горещи, че така или иначе ще бъдем изхвърлени. И така черният дроб изхвърля кетонните тела навън. В кръвта.
Кетонните тела са лесно разтворими във вода
По време на пътуването до Дисниленд кетонните тела имат решаващо предимство: Пътувате с кола. Това означава, че те могат да вземат автобана напълно самостоятелно. От Ръжда до Париж. Други, като мастните киселини, трябва да чакат автобуса или да харчат твърде много пари за такси. Кетонните тела се разтварят добре във вода, това е вашата кола. Тъй като мастните киселини не са лесно разтворими във вода, те се нуждаят от транспортно средство. Вашият автобус е транспортният протеин албумин. Те са обвързани с него и могат да се скитат из кръвта. Мазнините просто не се смесват толкова добре с водата.
Ако концентрацията на кетон в кръвта се увеличи, тя се увеличава и в органите
Веднага след като някои кетонни тела са в кръвта, някои се прокарват през клетъчните стени на органите. Колкото повече кетонни тела има в кръвта, толкова по-силна става тълпата. Те се тласкат и блъскат и все повече се изтласкват през клетъчната стена в клетките на органите. Клетките на органите, като мускулите и мозъка, отдавна не са имали такива гости. Обикновено те се посещават само от глюкоза. Отначало те наистина не знаят какво да правят с тези странни кетонни тела.
10-20% от кетонните тела дори не попадат в органите. Те се губят по пътя и се елиминират с урината. Винаги има малка загуба. Ето защо можете да измерите „кетоза“ в урината.
Органите трябва да се научат да изгарят кетонни тела
Ако някой ви даде необичаен вид зеленчук - да кажем бамя - бихте ли веднага разбрали какви вкусни неща можете да готвите с него? Не гугъл. Предполагам, че не всеки би имал идея веднага. Но колкото по-често готвите с бамя, толкова по-добре ще вкусите вашите ястия с нея. Научавате се да използвате зеленчуци, които преди са били толкова чужди за вас. Подобно е и в органите. Отначало те наистина не знаят какво да правят с кетонните тела. Може също да се каже: Изведнъж има особено голям брой посетители от Окра в Дисниленд. За съжаление никой от персонала не говори бамя. Първо, служителите могат да насочват своите гости към атракциите само с вдигане на ръце. Увеселителният парк трябва да наеме компетентен персонал, който разбира езика на новите гости. Отнема време, докато се наемат достатъчно персонали, говорещи бамя, които да обслужват компетентно всички кетонни тела.
Първо трябва да се образуват правилните ензими в органите, за да се разградят кетонните тела. Бавно, но сигурно деградацията става все по-добра и по-добра. Задействането за образуването на нови ензими са самите кетонни тела. Точно както в Дисниленд, окрайците бяха причината за факта, че трябваше да бъдат наети служители, говорещи бамя.
Кетолизата е обратна кетогенеза. Почти!
В кетогенезата, т.е. генерирането на кетонни тела, кетонните тела са направени от смачкани активирани мастни киселини (ацетил-КоА). По време на кетолизата, разграждането на кетонните тела, те отново стават ацетил-КоА. Това влиза в така наречения цикъл на лимонена киселина (също цикъл на Кребс или цикъл на лимонена киселина) и е напълно разбити на отделните му части. Това създава енергия. Енергията се съхранява под формата на АТФ. Това е универсалната енергийна валута на тялото. Нещо като еврото за Европа. Не се притеснявайте, работи добре в тялото!
(Тялото е разбрало, че енергията може да се преобразува само от друга форма. Енергията не може просто да възникне, не може да бъде ново произведена. Няма енергийна инфлация).
За разграждането на кетонните тела са необходими 3 ензима
Първо, 3-хидроксибутиратът на кетонното тяло трябва да се превърне обратно в ацетоацетат. Кануто просто магически променя формата си отново. Можете да прочетете отново тук как ацетоацетатът се превърна в 3-хидроксибутират. Ако тези игри на ума са твърде цветни за вас и бихте предпочели сериозна наука, превъртете надолу още малко. Под снимката ще намерите биохимичните процеси, обяснени отново сериозно на научен език.
Ти все още си тук? Е, тогава цветните игри на ума продължават за вас:
Лицето, отговорно за това магическо преобразуване (ензимът) е 3-хидроксибутират дехидрогеназа. След това служителят активира 3-кетокиселина-CoA трансфераза, ацетоацетат. Той включва, така да се каже, тандемен превключвател ацетоацетат кану. След това става ацетоацетил-КоА, активираната форма на ацетоацетет. Струва ми се, че служителите в кетолизата са твърде добри в прякорите. Срамно е всъщност.
В кетогенезата две канута бяха свързани, за да образуват тандем за кану. Тук, по време на кетолиза, двата канута отново са разделени. Сега се върнахме към отделните канута, Acetyl-CoA. За тази стъпка е отговорен служителят/ензимът ацетоацетил-КоА-тиолаза. Както вече споменахме, това влиза в цикъла на лимонената киселина и от него се извлича енергия.
Този сложен процес е умен ход
Добре, а защо всички усилия? Мастните киселини първо се освобождават от мастната тъкан в кръвта, след това се превръщат в кетонни тела в черния дроб. Черният дроб обаче не може да направи нищо с кетонните тела и затова ги изхвърля отново. Чрез кръвта те достигат до мускулите, мозъка и други органи. Там кетонните тела се разграждат отново и се използват за енергия. Не можете ли да си спестите този акт и да изгорите директно мастните киселини в органите?
Отговорът е "добре". Мускулите изгарят някои мастни киселини. Както обаче беше посочено по-горе, те не са много разтворими във вода и следователно трябва да се транспортират обвързани с албумин. Транспортният капацитет е ограничен. Мозъкът изобщо не може да използва мастни киселини, защото не може да премине кръвно-мозъчната бариера. Кетонните тела, от друга страна, могат да преминат през кръвно-мозъчната бариера.
По време на липса на храна тялото на нашите предци нямаше нищо друго освен запасите от мазнини. Тъй като мозъкът не можеше да ги използва директно, „отклонението“ ни спаси. Мозъкът имаше гориво, което винаги беше с теб. Кетонни тела, получени от телесни мазнини.
Как мозъкът точно използва кетонните тела, как променя метаболизма си и доколко ефективно е всичко, ще обясня в следващата статия.
Сега следва биохимична схема с описания метаболитен път и след това „сериозното“ описание на процесите и източника.
Кетолиза в екстрахепатални органи
Самите хепатоцити не могат да използват кетонните тела - липсва им ензимът 3-кетокиселина-CoA трансфераза - поради което кетонните тела се освобождават в кръвта. Докато мастните киселини не са разтворими във вода и следователно са свързани с албумин в циркулацията, кетонните тела са лесно разтворими във вода. AcAc и 3HB се дифузират в екстрахепатална тъкан по време на концентрационния им градиент и скоростта на тяхното окисление в тъканите е право пропорционална на концентрацията им в кръвта. Въпреки това 10-20% от кетонните тела в кетогенно метаболитно състояние се екскретират с урината. По време на кетолизата кетонните тела се превръщат обратно в ацетил-КоА, който след това навлиза в цикъла на лимонената киселина и се окислява напълно. Консумацията на кислород на мол произведен АТФ е по-ниска, отколкото при пълното окисление на глюкозата.
За метаболизма 3HB първо трябва да се преобразува обратно в AcAc. Подобно на интерконверсията в черния дроб, реакцията се катализира от 3-хидроксибутират дехидрогеназа. След това 3-кетокиселин-CoA трансферазата активира AcAc до ацетоацетил-CoA.
Ацетоацетат + сукцинил-CoA → ацетоацетил-CoA + сукцинат
След това ацетоацетил-КоА се разделя на две молекули ацетил-КоА от ацетоацетил-КоА тиолаза.
Ацетоацетил-КоА ↔ 2 ацетил-КоА
Подобно на кетогенезата, кетолизата се локализира в митохондриите. Полученият ацетил-КоА се окислява до H2O и CO2 в цикъла на лимонената киселина. „Отклонението“ на окисляването на мастните киселини чрез кетонни тела струва допълнителна енергия, но това е начин за транспортиране на енергийното съдържание на мастни киселини от черния дроб до екстрахепаталните органи по водоразтворим начин. Основната причина може да е, че кетонните тела са единственият алтернативен източник на енергия за глюкозата за мозъка по време на въздържание от храна.
Кетонните тела могат да се метаболизират от многобройни органи като мозъка, сърцето и скелетните мускули, като кетолизата в мозъка е най-значимата и най-добре проучена количествено.
Източници и интересна литература:
Оуен OE, Felig P, Morgan AP, Wahren J, Cahill GF. 1969. Метаболизъм в черния дроб и бъбреците по време на продължително гладуване. J Clin Invest, 48 (3): 574-583.
Veech RL, Chance B, Kashiwaya Y, Lardy HA, Cahill GF. 2001. Кетонни тела Потенциални терапевтични употреби. IUBMB живот, 51 (4): 241-247.
Stipanuk MH, Caudill MA. 2013. Биохимични физиологични и молекулярни аспекти на храненето на човека. Трето издание Филаделфия: Elsevier Saunders, 379-381.