Як кетонові тіла стають енергією FOODPUNK
Кетонові тіла виробляються в печінці, а потім потрапляють у кров. Вони невеликі і легко розчиняються у воді. Тож їх можна чудово переносити по всьому тілу. Але як органи, які зазвичай спалюють глюкозу, раптово отримують енергію з кетонових тіл?
В останній статті я представив кетогенез - вироблення кетонових тіл у печінці. Ти ще не знаєш Прочитайте ще раз швидко! Я зачекаю так довго.
Печінка не може нічого зробити з кетоновими тілами
Самій печінці не вистачає певного ферменту, щоб виробляти енергію з кетонових тіл. Колегу називають 3-кетокислотою CoA-трансферазою. Якщо ми повернемося до нашого порівняння парку розваг, ви можете уявити печінку як певний парк. У Європарку просто немає таких пам’яток та американських гір, як у Діснейленді. Навіть не ті самі працівники. Печінка - це Європарк. Привабливістю є певні метаболічні шляхи, а працівниками є ферменти. Якщо я дійсно хочу отримати атракціони з Діснейленду, то я можу скаржитися персоналу Europapark так довго, це не допомагає. Я просто маю поїхати до Діснейленду. І наші кетонові тіла теж так думають. Парк Європи? Немає замку Діснея? Ну тоді я просто піду. Тим часом ми, мабуть, зробили працівників у Русті настільки білими, що нас все одно викинуть. І тому печінка викидає кетонові тіла. У кров.
Кетонові тіла легко розчиняються у воді
Під час поїздки в Діснейленд кетонові тіла мають вирішальну перевагу: Ви подорожуєте на машині. Це означає, що вони можуть взяти автобан повністю самостійно. Від Іржі до Парижа. Інші, як жирні кислоти, повинні чекати автобуса або витрачати занадто багато грошей на таксі. Кетонові тіла добре розчиняються у воді, це ваш автомобіль. Оскільки жирні кислоти не легко розчиняються у воді, їм потрібен транспортний засіб. Ваш автобус - це транспортний білок альбумін. Вони пов’язані з цим і можуть блукати по крові. Жир просто не так добре змішується з водою.
Якщо концентрація кетону в крові зростає, вона також зростає в органах
Як тільки деякі кетонові тіла потрапляють у кров, деякі проштовхуються крізь клітинні стінки органів. Чим більше кетонових тіл у крові, тим сильнішою стає натовп. Вони штовхаються і штовхаються, і все більше і більше проштовхуються крізь клітинну стінку в клітини органів. Клітини органів, такі як м’язи та мозок, давно не мали таких гостей. Зазвичай вони відвідують лише глюкозу. Спочатку вони насправді не знають, що робити з цими дивними кетоновими тілами.
10-20% кетонових тіл навіть не потрапляють в органи. Вони губляться в дорозі і виводяться із сечею. Завжди є невеликі втрати. Ось чому ви можете виміряти “кетоз” у сечі.
Органам потрібно навчитися спалювати кетонові тіла
Якщо хтось покладе вам у руку незвичайний вид овоча - скажімо, бамію, - чи могли б ви відразу дізнатися, які смачні речі ви можете з ним приготувати? Не гугл. Думаю, не у всіх одразу виникла б ідея. Але чим частіше ви готуєте з бамією, тим смачніше будуть разом із нею ваші страви. Ви навчитеся використовувати овочі, які раніше були для вас такими чужими. Подібно в органах. Спочатку вони насправді не знають, що робити з кетоновими тілами. Можна також сказати: раптом з боку Окри в Діснейленді є особливо велика кількість відвідувачів. На жаль, ніхто з персоналу не розмовляє окрами. По-перше, співробітники можуть лише підняти своїх гостей на атракціони. У парку розваг потрібно найняти компетентний персонал, який розуміє мову нових гостей. Потрібен час, поки достатньо співробітників, що говорять на бамії, щоб грамотно обслуговувати всі кетонові тіла.
Спочатку в органах повинні утворюватися правильні ферменти, щоб розщепити кетонові тіла. Повільно, але впевнено деградація стає все кращою і кращою. Пусковим механізмом для утворення нових ферментів є самі кетонові тіла. Подібно до того, як у Діснейленді, окрайці стали пусковим механізмом для того, щоб наймати працівників, що говорять на бамії.
Кетоліз - це зворотний кетогенез. Майже!
У кетогенезі, тобто у виробництві кетонових тіл, кетонові тіла виготовляли із подрібнених активованих жирних кислот (ацетил-КоА). Під час кетолізу, розщеплення кетонових тіл, вони знову перетворюються на ацетил-КоА. Це потрапляє в так званий цикл лимонної кислоти (також цикл Кребса або цикл лимонної кислоти) і повністю розпадається на окремі його частини. Це створює енергію. Енергія зберігається у формі АТФ. Це універсальна енергетична валюта організму. Щось на зразок євро для Європи. Не хвилюйтеся, він добре працює в організмі!
(Тіло зрозуміло, що енергію коли-небудь можна перетворити лише з іншої форми. Енергія не може просто виникнути, не може бути знову вироблена. Не існує такого поняття, як інфляція енергії).
Для розщеплення кетонових тіл потрібні 3 ферменти
Спочатку 3-гідроксибутират кетонового тіла повинен бути перетворений назад в ацетоацетат. Каное просто чарівним чином знову змінює свою форму. Ви можете знову прочитати тут, як ацетоацетат став 3-гідроксибутиратом. Якщо ці розумові ігри для вас занадто барвисті, і ви віддаєте перевагу серйозній науці, прокрутіть трохи далі. Під малюнком ви знайдете біохімічні процеси, які ще раз серйозно пояснюються науковою мовою.
Ти все ще тут? Тоді барвисті розумові ігри продовжуються для вас:
Особою, відповідальною за це магічне перетворення (фермент), є 3-гідроксибутиратдегідрогеназа. Потім працівник активує 3-кетокислоту-КоА-трансферазу, ацетоацетат. Він, так би мовити, вмикає тандемний перемикач ацетоацетатного каное. Потім він перетворюється на ацетоацетил-КоА, активовану форму ацетоацетету. Мені здається, що співробітники кетолізу занадто добре володіють прізвиськами. Насправді це ганьба.
У кетогенезі два каное були з’єднані, щоб утворити тандем каное. Тут під час кетолізу тепер два каное знову розділені. Тепер ми повернулися до окремих каное, Ацетил-КоА. За цей етап відповідає працівник/фермент ацетоацетил-КоА-тіолаза. Як уже зазначалося, це потрапляє в цикл лимонної кислоти і з нього витягується енергія.
Цей складний процес є розумним кроком
Гаразд, і навіщо всі зусилля? Жирні кислоти спочатку виділяються з жирової тканини в кров, а потім перетворюються в кетонові тіла в печінці. Однак печінка не може нічого вдіяти з кетоновими тілами і тому викидає їх знову. Вони досягають крові, м’язів, мозку та інших органів. Там кетонові тіла знову розщеплюються і використовуються для отримання енергії. Чи не можете ви врятувати себе від цього і спалити жирні кислоти в органах безпосередньо?
Відповідь - «добре». М'язи спалюють деякі жирні кислоти. Однак, як зазначено вище, вони не дуже добре розчиняються у воді, тому їх потрібно транспортувати зв'язаними з альбуміном. Транспортна спроможність обмежена. Мозок взагалі не може використовувати жирні кислоти, оскільки вони не можуть пройти гематоенцефалічний бар’єр. Кетонові тіла, навпаки, можуть перетинати гематоенцефалічний бар’єр.
У часи відсутності їжі організм наших предків не мав нічого, крім запасів жиру. Оскільки мозок не міг використовувати їх безпосередньо, "об'їзд" врятував нас. Мозок мав паливо, яке завжди було з тобою. Кетонові тіла, отримані з жиру в організмі.
Як мозок точно використовує кетонові тіла, як він змінює свій метаболізм і наскільки це все ефективно, я поясню в наступній статті.
Тепер слід біохімічна схема з описаним метаболічним шляхом, а потім "серйозний" опис процесів та джерела.
Кетоліз в позапечінкових органах
Самі гепатоцити не можуть використовувати кетонові тіла - їм бракує ферменту 3-кетокислоти-КоА-трансферази - саме тому кетонові тіла виділяються в кров. Хоча жирні кислоти не розчиняються у воді і тому в циркуляції зв’язані з альбуміном, кетонові тіла легко розчиняються у воді. AcAc і 3HB дифундують у позапечінкову тканину за їх градієнтом концентрації, і швидкість їх окислення в тканинах прямо пропорційна їх концентрації в крові. Тим не менше, 10-20% кетонових тіл у кетогенному метаболічному стані виводиться із сечею. Під час кетолізу кетонові тіла перетворюються назад в ацетил-КоА, який потім потрапляє в цикл лимонної кислоти і повністю окислюється. Споживання кисню на моль продукованого АТФ нижче, ніж при повному окисленні глюкози.
Для метаболізму 3HB спочатку потрібно перетворити назад у AcAc. Подібно взаємоперетворенню в печінці, реакція каталізується 3-гідроксибутиратдегідрогеназою. Потім 3-кетокислота-КоА-трансфераза активує AcAc до ацетоацетил-КоА.
Ацетоацетат + сукциніл-КоА → ацетоацетил-КоА + сукцинат
Після цього ацетоацетил-КоА розщеплюється на дві молекули ацетил-КоА за допомогою ацетоацетил-КоА тіолази.
Ацетоацетил-КоА ↔ 2 ацетил-КоА
Як і кетогенез, кетоліз локалізується в мітохондріях. Отриманий ацетил-КоА окислюється до H2O та CO2 у циклі лимонної кислоти. "Об'їзд" окислення жирних кислот за допомогою кетонових тіл коштує додаткової енергії, але це спосіб транспортування енергетичного вмісту жирних кислот від печінки до позапечінкових органів водорозчинним способом. Основною причиною може бути те, що кетонові тіла є єдиним альтернативним джерелом енергії для глюкози для мозку під час харчової абстиненції.
Кетонові тіла можуть метаболізуватися численними органами, такими як мозок, серце та скелетні м’язи, причому кетоліз у мозку є найбільш значущим і найкращим чином вивченим кількісно.
Джерела та цікава література:
Оуен О.Є., Феліг П, Морган А.П., Варен Дж., Кейхілл Г.Ф. 1969. Метаболізм печінки та нирок під час тривалого голодування. J Clin Invest, 48 (3): 574-583.
Veech RL, Chance B, Kashiwaya Y, Lardy HA, Cahill GF. 2001. Кетонові тіла Потенційне терапевтичне використання. Життя IUBMB, 51 (4): 241-247.
Стипанук М.Х., Коділ М.А. 2013. Біохімічні фізіологічні та молекулярні аспекти харчування людини. Третя редакція: Філадельфія: Elsevier Saunders, 379-381.